Orientador: Ivone Gohr Pinheiro. / Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Centro de Ciências Tecnológicas.

Células a combustível são considerados dispositivos para geração de energia limpa, já que usam hidrogênio como combustível, sendo o produto da reação, energia elétrica, água e calor. Além disso, algumas células de combustível operam a baixas temperaturas; tratando-se deste caso, um dos maiores desafios relacionado à transferência da tecnologia é o desenvolvimento das membranas. Nesse sentido, desenvolveu-se um sistema umidificador e separador de CO2 para aplicação em um protótipo de célula a combustível de membrana alcalina baseada em celulose. Os dois principais problemas desse tipo de célula quando operam com ar são: i) o envenenamento da célula pelo CO2 presente no ar, e ii) a desidratação da membrana celulósica que suporta a solução aquosa de KOH (eletrólito). O objetivo desse trabalho foi desenvolver um sistema para resolver esses dois problemas. Dessa forma, testou-se uma possível configuração de umidificador capaz de absorver o CO2 do ar. O desempenho da célula a combustível alcalina foi avaliado a partir de curvas de polarização e curvas de potência. A separação do CO2 mostrou-se necessária desde a primeira fase de operação da célula, a qual apresentou efeitos do envenenamento por CO2 desde o início da operação. O efeito do umidificador também pode ser observado ao longo do tempo de funcionamento da célula, quando a membrana começou a sofrer desidratação dificultando a mobilidade dos íons OH-. De um modo geral, o sistema proposto no presente estudo mostrou-se promissor tendo sido observado um aumento no desempenho na ordem de 100%, comparativamente ao protótipo sem o umidificador e separador de CO2. / Fuel cells are held as devices for clean energy generation, since they use hydrogen as fuel, generating electricity, water and heat. Furthermore, some fuel cells operate at low temperatures, where one of the greatest challenges is the development of membranes. In this context, this study has developed a humidifier system and CO2 separator for use in a cellulose based prototype of an alkaline membrane fuel cell. The two main problems with this type of cell when operating in air are: i) the cell poisoning by the CO2 present in the air, and ii) dehydration of the cellulosic membrane that supports the aqueous KOH solution (electrolyte). The objective of this study was to develop a system that solves these two problems. Thus, it was tested a possible configuration of humidifier which could be capable of absorbing the CO2 present in the air. The performance of the alkaline fuel cell was evaluated from polarization curves and power curves. The CO2 separation proved to be necessary from the beginning of the cell operation, which showed effects of CO2 poisoning still in the early operating stages. The effect of the humidifier can also be observed over time during the cell operation, whereupon the membrane began to undergo dehydration hindering the mobility of the OH- ions. Generally the system proposed in the present study has shown itself as promising, since it showed a performance increase of approximately 100% when compared to the prototype without CO2 separator and humidifier.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:40:23Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo6180_1.pdf: 3188051 bytes, checksum: 2e41a037f926af5a1d1f2281898acade (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2006 / Desempenho da filtração direta ascendente em pedregulho como alternativa de pré-filtração em sistema Dupla filtração. O presente trabalho foi desenvolvido em instalação piloto, de novembro de 2002 a julho de 2004, para avaliação do desempenho da filtração direta ascendente em pedregulho. Foi utilizada água de superfície da Barragem de Duas Unas com turbidez variando de apresentou turbidez entre 4,1 e 125 uT, predominando valores entre 4,1 e 30 uT, e cor aparente, foram registrados valores entre 17,5 e 550 uC, predominando valores entre 17,5 e 250 uC. O Sulfato de Alumínio Comercial líquido era adicionado à água de superfície em dosagens pré-definidas através dos ensaios de coagulação e filtração (ECF) realizados com o Filtro de Laboratório de Areia (FLA).Após essa mistura, a água coagulada era filtrada da em um filtro de fluxo ascendente e meio granular constituído por pedregulho de granulometria (2,4 mm a 50 mm). A dosagem era definida através Foram aplicadas dosagens entre 19,74 a 41,70 mg SA/L durante os ensaios efetivos. As taxas de filtração testadas durante os treze ensaios efetivos variaram de 45 a 195 m3/m2.dia. Durante os ensaios efetivos foram executadas descargas de fundo intermediarias na unidade de filtração, para verificação da sua eficiência na remoção das impurezas acumuladas nos interstícios granula e sua influência na duração da carreira de filtração

O lodo de suinocultura e o resíduo de serraria podem constituir problema ambiental quando dispostos no ambiente. A possibilidade de 36 tratamento via filtração foi o objetivo deste estudo. Foram avaliados o potencial de remoção de carga poluidora do lodo de suinocultura por filtros orgânicos de serragem (Pinus sp.), bem como o impacto do descarte no solo do lodo antes e após a filtragem. Utilizou-se um Argissolo e um Latossolo para o estudo da contaminação após a disposição de lodo de suinocultura e filtrado. O solo foi disposto por camadas em vasos de PVC e mantidos em condições naturais. Seis granulometrias de serragem foram utilizadas para estabelecer as vazões de trabalho (20, 25, 30, 40 e 50 mm) e avaliar o efeito do tempo de detenção na performance dos filtros. O maior tempo de detenção correspondeu ao menor tamanho de partícula de serragem. As vazões intermediárias, correspondentes ao tamanho intermediário de material filtrante, em dois filtros sucessivos (30 e 50 mm) com filtração diária, apresentaram melhor performance de filtragem. A filtração do lodo de suinocultura possibilitou redução da demanda química de oxigênio em 85 %, de sólidos totais em 95 % e de sólidos sedimentáveis em 100 %. A retenção de lodo de suinocultura na serragem proporcionou o enriquecimento do resíduo orgânico em nutrientes, bem como diminuição da relação C:N para aproximadamente 20:1. A percolação através de ambos os solos, de lodo de suinocultura antes e após filtragem através de filtro de serragem, determinou uma diminuição significativa de coliformes totais e fecais no percolado, mas dependente da contaminação do material aplicado. Foi observado também que, quanto maior o período sem precipitação pluviométrica após aplicação dos lodos no solo, menor a presença de patogênicos no percolado.

Células a combustível são considerados dispositivos para geração de energia limpa, já que usam hidrogênio como combustível, sendo o produto da reação, energia elétrica, água e calor. Além disso, algumas células de combustível operam a baixas temperaturas; tratando-se deste caso, um dos maiores desafios relacionado à transferência da tecnologia é o desenvolvimento das membranas. Nesse sentido, desenvolveu-se um sistema umidificador e separador de CO2 para aplicação em um protótipo de célula a combustível de membrana alcalina baseada em celulose. Os dois principais problemas desse tipo de célula quando operam com ar são: i) o envenenamento da célula pelo CO2 presente no ar, e ii) a desidratação da membrana celulósica que suporta a solução aquosa de KOH (eletrólito). O objetivo desse trabalho foi desenvolver um sistema para resolver esses dois problemas. Dessa forma, testou-se uma possível configuração de umidificador capaz de absorver o CO2 do ar. O desempenho da célula a combustível alcalina foi avaliado a partir de curvas de polarização e curvas de potência. A separação do CO2 mostrou-se necessária desde a primeira fase de operação da célula, a qual apresentou efeitos do envenenamento por CO2 desde o início da operação. O efeito do umidificador também pode ser observado ao longo do tempo de funcionamento da célula, quando a membrana começou a sofrer desidratação dificultando a mobilidade dos íons OH-. De um modo geral, o sistema proposto no presente estudo mostrou-se promissor tendo sido observado um aumento no desempenho na ordem de 100%, comparativamente ao protótipo sem o umidificador e separador de CO2. / Fuel cells are held as devices for clean energy generation, since they use hydrogen as fuel, generating electricity, water and heat. Furthermore, some fuel cells operate at low temperatures, where one of the greatest challenges is the development of membranes. In this context, this study has developed a humidifier system and CO2 separator for use in a cellulose based prototype of an alkaline membrane fuel cell. The two main problems with this type of cell when operating in air are: i) the cell poisoning by the CO2 present in the air, and ii) dehydration of the cellulosic membrane that supports the aqueous KOH solution (electrolyte). The objective of this study was to develop a system that solves these two problems. Thus, it was tested a possible configuration of humidifier which could be capable of absorbing the CO2 present in the air. The performance of the alkaline fuel cell was evaluated from polarization curves and power curves. The CO2 separation proved to be necessary from the beginning of the cell operation, which showed effects of CO2 poisoning still in the early operating stages. The effect of the humidifier can also be observed over time during the cell operation, whereupon the membrane began to undergo dehydration hindering the mobility of the OH- ions. Generally the system proposed in the present study has shown itself as promising, since it showed a performance increase of approximately 100% when compared to the prototype without CO2 separator and humidifier.

O lodo de suinocultura e o resíduo de serraria podem constituir problema ambiental quando dispostos no ambiente. A possibilidade de 36 tratamento via filtração foi o objetivo deste estudo. Foram avaliados o potencial de remoção de carga poluidora do lodo de suinocultura por filtros orgânicos de serragem (Pinus sp.), bem como o impacto do descarte no solo do lodo antes e após a filtragem. Utilizou-se um Argissolo e um Latossolo para o estudo da contaminação após a disposição de lodo de suinocultura e filtrado. O solo foi disposto por camadas em vasos de PVC e mantidos em condições naturais. Seis granulometrias de serragem foram utilizadas para estabelecer as vazões de trabalho (20, 25, 30, 40 e 50 mm) e avaliar o efeito do tempo de detenção na performance dos filtros. O maior tempo de detenção correspondeu ao menor tamanho de partícula de serragem. As vazões intermediárias, correspondentes ao tamanho intermediário de material filtrante, em dois filtros sucessivos (30 e 50 mm) com filtração diária, apresentaram melhor performance de filtragem. A filtração do lodo de suinocultura possibilitou redução da demanda química de oxigênio em 85 %, de sólidos totais em 95 % e de sólidos sedimentáveis em 100 %. A retenção de lodo de suinocultura na serragem proporcionou o enriquecimento do resíduo orgânico em nutrientes, bem como diminuição da relação C:N para aproximadamente 20:1. A percolação através de ambos os solos, de lodo de suinocultura antes e após filtragem através de filtro de serragem, determinou uma diminuição significativa de coliformes totais e fecais no percolado, mas dependente da contaminação do material aplicado. Foi observado também que, quanto maior o período sem precipitação pluviométrica após aplicação dos lodos no solo, menor a presença de patogênicos no percolado.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2018. / Submitted by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-07-12T21:16:36Z No. of bitstreams: 1 2018_IsacPiresMoraesFilho.pdf: 3465628 bytes, checksum: a1e8a04ba1cbf34a3edf5751d4457e4b (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-07-14T20:15:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2018_IsacPiresMoraesFilho.pdf: 3465628 bytes, checksum: a1e8a04ba1cbf34a3edf5751d4457e4b (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-14T20:15:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2018_IsacPiresMoraesFilho.pdf: 3465628 bytes, checksum: a1e8a04ba1cbf34a3edf5751d4457e4b (MD5) Previous issue date: 2018-07-06 / Geotêxteis são comumente utilizados como filtros em obras geotécnicas e geoambientais. Para o dimensionamento de tais filtros é de fundamental importância o conhecimento da abertura de filtração do geotêxtil. Para entender um pouco melhor o comportamento dos geotêxteis foram realizados ensaios em geotêxteis de poliéster com gramatura de 200 g/m , 300 g/m e 600 g/m , sob diferentes condições de solicitação mecânica (confinados e tracionados). Um equipamento foi especialmente projetado e construído para permitir a realização de ensaios de abertura de filtração usando a técnica do Bubble Point em espécimes de geotêxteis tracionados e confinados. Foram ensaiados espécimes de diferentes geotêxteis não tecidos tracionados até deformações de 20% e sob confinamento de tensões verticais de até 1000 kPa. Com os resultados obtidos nos diferentes ensaios e utilizando várias metodologias encontradas na literatura, foram estimadas as aberturas de filtração dos geotêxteis. As previsões foram comparadas aos resultados de ensaios com acurácia satisfatória. Os ensaios também permitiram afirmar que o confinamento leva à diminuição do valor da abertura de filtração e a deformação por tração ao aumento do valor da abertura de filtração. Com os dados obtidos, pode-se utilizar os critérios de filtros com maior acurácia, dependendo de cada obra. Isto evitará a realização de projetos muito conservadores e auxiliaria na escolha do geotêxtil com a abertura de filtração adequada para cada tipo de solo e condições de solicitação mecânica. / Geotextiles are commonly used as filters in geotechnical and geoenvironmental constructions. Designing such filters requires the knowledge of the opening size of the geotextile. In order to understand the geotextiles a little better, tests were carried out on polyester geotextiles with values of mass per unit area of 200 g /m , 300 g /m and 600 g /m , under different mechanical conditions (confined and tensioned). An equipment was specially designed and constructed to allow the use of the Bubble Point Test on specimens of tensioned and confined geotextiles. Specimens of different non-woven geotextiles were tested for up to 20% tensile strain and under vertical stress confinement of up to 1000 kPa. With the results obtained in the different tests and using several methodologies found in the literature, the filtration opening size of the geotextiles were estimated. The predictions were compared to the results of tests with satisfactory accuracy. The tests showed that confinement leads to a decrease in pore dimensions, whereas tensile strains increase them. With results such as those obtained in this work, one can use filter criteria with greater accuracy, depending on each work characteristics. This will tend to minimize overconservative designs and will help in the choice of the geotextile with the adequate filtration opening size for each type of soil and mechanical solicitation of the geotextile filter.

Células a combustível são considerados dispositivos para geração de energia limpa, já que usam hidrogênio como combustível, sendo o produto da reação, energia elétrica, água e calor. Além disso, algumas células de combustível operam a baixas temperaturas; tratando-se deste caso, um dos maiores desafios relacionado à transferência da tecnologia é o desenvolvimento das membranas. Nesse sentido, desenvolveu-se um sistema umidificador e separador de CO2 para aplicação em um protótipo de célula a combustível de membrana alcalina baseada em celulose. Os dois principais problemas desse tipo de célula quando operam com ar são: i) o envenenamento da célula pelo CO2 presente no ar, e ii) a desidratação da membrana celulósica que suporta a solução aquosa de KOH (eletrólito). O objetivo desse trabalho foi desenvolver um sistema para resolver esses dois problemas. Dessa forma, testou-se uma possível configuração de umidificador capaz de absorver o CO2 do ar. O desempenho da célula a combustível alcalina foi avaliado a partir de curvas de polarização e curvas de potência. A separação do CO2 mostrou-se necessária desde a primeira fase de operação da célula, a qual apresentou efeitos do envenenamento por CO2 desde o início da operação. O efeito do umidificador também pode ser observado ao longo do tempo de funcionamento da célula, quando a membrana começou a sofrer desidratação dificultando a mobilidade dos íons OH-. De um modo geral, o sistema proposto no presente estudo mostrou-se promissor tendo sido observado um aumento no desempenho na ordem de 100%, comparativamente ao protótipo sem o umidificador e separador de CO2. / Fuel cells are held as devices for clean energy generation, since they use hydrogen as fuel, generating electricity, water and heat. Furthermore, some fuel cells operate at low temperatures, where one of the greatest challenges is the development of membranes. In this context, this study has developed a humidifier system and CO2 separator for use in a cellulose based prototype of an alkaline membrane fuel cell. The two main problems with this type of cell when operating in air are: i) the cell poisoning by the CO2 present in the air, and ii) dehydration of the cellulosic membrane that supports the aqueous KOH solution (electrolyte). The objective of this study was to develop a system that solves these two problems. Thus, it was tested a possible configuration of humidifier which could be capable of absorbing the CO2 present in the air. The performance of the alkaline fuel cell was evaluated from polarization curves and power curves. The CO2 separation proved to be necessary from the beginning of the cell operation, which showed effects of CO2 poisoning still in the early operating stages. The effect of the humidifier can also be observed over time during the cell operation, whereupon the membrane began to undergo dehydration hindering the mobility of the OH- ions. Generally the system proposed in the present study has shown itself as promising, since it showed a performance increase of approximately 100% when compared to the prototype without CO2 separator and humidifier.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2010. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2011-06-03T15:43:43Z No. of bitstreams: 1 2010_DayanySchoecherSalati.pdf: 2701579 bytes, checksum: 5b4be3aeba6abc95ebadbaf36e61caf9 (MD5) / Approved for entry into archive by Patrícia Nunes da Silva(patricia@bce.unb.br) on 2011-06-14T02:50:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_DayanySchoecherSalati.pdf: 2701579 bytes, checksum: 5b4be3aeba6abc95ebadbaf36e61caf9 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-06-14T02:50:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_DayanySchoecherSalati.pdf: 2701579 bytes, checksum: 5b4be3aeba6abc95ebadbaf36e61caf9 (MD5) / O florescimento de cianobactérias nos reservatórios de abastecimento público preocupa as autoridades de saúde, pois as cianotoxinas produzidas pelas cianobactérias podem acarretar em efeitos hepatotóxicos, neurotóxicos e dermatotóxicos sobre a saúde humana e animal. Há relatos sobre a presença de florações de células tóxicas, de cianobactérias, em vários ecossistemas aquáticos de todas as regiões do Brasil. A literatura especializada tem apresentado a filtração lenta como uma tecnologia de tratamento capaz de remover cianobactérias e cianotoxinas da água. Assim, o atual trabalho teve como objetivo avaliar a influência do período de amadurecimento dos filtros lentos sobre a eficiência de remoção de células de Microcystis aeruginosa e microcistinas liberadas no processo de tratamento. Para isso, foram realizados experimentos com filtros pilotos similares operados em paralelo, sem amadurecimento e submetidos a 15 e a 20 dias de amadurecimento, a uma taxa de filtração de 3 m3/m2.d. Foram realizadas simulações de floração de M. aeruginosa em densidades que variaram de 106 cél./mL e 107 cél./mL com concentração de microcistinas totais no afluente, em média, de 60 μg/L. Observou-se que filtros lentos submetidos a amadurecimento de 15 ou 20 dias produziram resultados similares com relação à remoção de células de cianobactérias. A ausência de amadurecimento não pareceu ser fator determinante para remoção de células de M. aeruginosa em filtros lentos, indicando que na situação em que a densidade de células de M. aeruginosa na água bruta é elevada, tendem a prevalecer os mecanismos físicos de remoção. Os filtros não amadurecidos foram mais eficientes para remoção de microcistinas extracelulares do que os filtros amadurecidos, provavelmente devido adsorção das toxinas na areia, que na condição experimental avaliada, se apresentava limpa e esterilizada. A baixa eficiência de remoção de microcistinas nos filtros amadurecidos, em relação aos relatos de literatura, indicam a ausência, ou baixa densidade, de bactérias especializadas na degradação dessa toxina na água bruta e, por conseqüência, no filtros lentos. Ficou claro, portanto, que períodos de amadurecimento de até 20 dias não garantem efluentes com qualidade satisfatória e sem risco para população em situações em que a água bruta seja oriunda de mananciais com floração tóxica de M. aeruginosa. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The cyanobacteria bloom in public supply reservoirs is a matter of concern for health authorities because the cyanotoxins produced by cyanobacteria may lead to hepatotoxic, neurotoxic and dermatotoxic effects on human and animal health. There are reports about the presence of blooms of toxic cyanobacteria producing in many aquatic ecosystems in all regions of Brazil. The literature has shown that slow sand filtration as is capable of removing cyanobacteria and cyanotoxins from water. In this scenario, the present study aimed to evaluate the influence of the ripening period of slow sand filters on the removal efficiency Microcystis aeruginosa cells and microcystins released during the treatment process. For this, experiments were carried out with pilot filters operated in parallel, without and with 15 and 20 days of ripening period, using filtration rate of 3 m3/m2.d. To simulate cyanobacterial bloom, a natural water was spiked with cell of M. aeruginosa resulting in a filter affluent water with 106 cells/mL and 107 cells/mL and, in average, a total concentration of 60 μg/L microcystins. It was observed that slow sand filters undergoing ripening periods of 15 or 20 days produced similar results with respect to the removal of M. aeruginosa cells. The lack of ripening period did not appear to be a determining factor for removal of cells from M. aeruginosa in slow sand filters, suggesting that when the cell density of M. aeruginosa in raw water is high, the physical mechanisms of removal may be predominant. The filters without ripening period were more efficient in removal of extracellular microcystin than the “mature” filters, probably due to adsorption of the toxin on the sand that, under experimental conditions evaluated, was previously cleaned and sterilized. The low removal efficiency of microcystins in the mature filters in relation to literature reports, indicate the absence, or low density, of bacteria specialized in the degradation of the toxin in the raw water and, consequently, in slow filters. It was clear therefore that ripening periods of up to 20 days do not guarantee safe filtrated water, without risk for human consumption, when the raw water is withdrawn from reservoir with toxic bloom of M. aeruginosa.

O lodo de suinocultura e o resíduo de serraria podem constituir problema ambiental quando dispostos no ambiente. A possibilidade de 36 tratamento via filtração foi o objetivo deste estudo. Foram avaliados o potencial de remoção de carga poluidora do lodo de suinocultura por filtros orgânicos de serragem (Pinus sp.), bem como o impacto do descarte no solo do lodo antes e após a filtragem. Utilizou-se um Argissolo e um Latossolo para o estudo da contaminação após a disposição de lodo de suinocultura e filtrado. O solo foi disposto por camadas em vasos de PVC e mantidos em condições naturais. Seis granulometrias de serragem foram utilizadas para estabelecer as vazões de trabalho (20, 25, 30, 40 e 50 mm) e avaliar o efeito do tempo de detenção na performance dos filtros. O maior tempo de detenção correspondeu ao menor tamanho de partícula de serragem. As vazões intermediárias, correspondentes ao tamanho intermediário de material filtrante, em dois filtros sucessivos (30 e 50 mm) com filtração diária, apresentaram melhor performance de filtragem. A filtração do lodo de suinocultura possibilitou redução da demanda química de oxigênio em 85 %, de sólidos totais em 95 % e de sólidos sedimentáveis em 100 %. A retenção de lodo de suinocultura na serragem proporcionou o enriquecimento do resíduo orgânico em nutrientes, bem como diminuição da relação C:N para aproximadamente 20:1. A percolação através de ambos os solos, de lodo de suinocultura antes e após filtragem através de filtro de serragem, determinou uma diminuição significativa de coliformes totais e fecais no percolado, mas dependente da contaminação do material aplicado. Foi observado também que, quanto maior o período sem precipitação pluviométrica após aplicação dos lodos no solo, menor a presença de patogênicos no percolado.