Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Os Processos Oxidativos Avançados (POA) surgem como uma tecnologia eficiente para a remediação de áreas contaminadas com óleos, permitindo em muitos casos a completa degradação de uma grande variedade de compostos orgânicos recalcitrantes. Dentre os POA, o reagente de Fenton se destaca por sua simplicidade operacional e tecnologia eficiente para grande carga orgânica, assim como, envolve tempo e custo de processos reduzidos. A literatura reporta uma variedade de trabalhos envolvendo remediação de solos arenosos por POA. Estes resultados não devem ser aplicados diretamente para remediar solos brasileiros devido à variedade dos tipos de petróleo e à grande extensão do território brasileiro rico em diferentes tipos de solos predominantemente argilosos. Dessa forma, é de extrema importância o profundo conhecimento de avaliação e indicação de uma forma de se remediar o solo com condições menos agressivas evitando assim a sua desertificação. Dessa forma, este trabalho tem como objetivo avaliar a eficiência do teor e da forma do ferro endógeno na remediação do tipo Fenton em diferentes amostras de solos brasileiros contaminados com óleo diesel. Dez diferentes tipos de solos brasileiros: argissolo (Arg), chernossolo (Che), latossolo vermelho (LV), latossolo amarelo (LA), latossolo vermelho e amarelo (LVA), latossolo férrico (LE), neossolo (NeQ), organossolo (Org), solonchak (Soc), vertissolo (Ver). Os teores das diferentes formas de ferro endógenos (amorfo, cristalino, biodisponível e total) foram determinados pela extração por ditionito-citrato-bicarbonato de sódio (Fe-CDB), extração com oxalato ácido de amônio (Fe-oxalato), extração com ácido sulfúrico (Fe2O3-AS) e extração com solução de ácido dietileno triamino pentacético (Fe-DTPA), respectivamente. A avaliação da eficiência de oxidação pela dosagem de H2O2 e a forma de ferro disponível, assim como a sua quantidade, foi avaliada segundo correlação de Pearson. Verificou-se que a maioria dos solos argilosos tropicais (LV, LE, LA), mesmo apresentando uma grande quantidade de óxido de ferro cristalino (Fe-DCB) comparados aos solos tipo arenosos (NeQ, Org, Soc), apresentaram resultados de remediação semelhantes aos solos arenosos. Além disso, não foi observada uma correlação linear entre a quantidade de óxido de ferro cristalino e a eficiência da remediação, porém sugere-se que a elevada quantidade de óxido de ferro cristalino (Fe-DCB) adsorva os íons ferro da solução. O LVA foi o solo que apresentou a maior eficiência de remediação, independente da adição ou não de ferro. Este resultado foi atribuído à sua maior quantidade de ferro amorfo (Fe-oxalato). A tentativa de se correlacionar a remediação com algumas propriedades dos solos demonstrou que a correlação com pH, sem considerar o solonchack (Soc) é a que apresenta maior significância, ou seja, é o pH do solo que parece influenciar o grau de diferenciação das remediações com ou sem adição de ferro. Em solos mais arenosos, a eficiência da remediação com a adição de ferro exógeno foi mais significativa do que a observada para os solos argilosos.

A presença de substâncias húmicas em águas destinadas ao abastecimento tem ocasionado diversos problemas, entre eles a formação de subprodutos halogenados, principalmente quando se emprega a pré-oxidação com cloro. Com o reagente de Fenton não há a possibilidade de formação desses indesejáveis compostos halogenados, pois o forte poder oxidativo do reagente de Fenton é devido ao radical hidroxila (OH). Aliado a isto, com o mesmo produto químico se pode ter a pré-oxidação e coagulação de compostos orgânicos, pois o reagente de Fenton consiste na aplicação de íons de Fe+2 e peróxido de hidrogênio em meio ácido, sendo o Fe+2 oxidado a Fe+3. Como esses íons formam espécies hidrolisadas que atuam como coagulantes, o reagente de Fenton pode ter a dupla função de oxidação e coagulação nos processos de tratamento. Por isso, neste trabalho foi proposta uma metodologia para emprego do reagente de Fenton como agente coagulante no tratamento de águas contendo cor elevada causada pela introdução de substâncias húmicas extraídas de turfa. Além disto, foi estudado o efeito da massa molecular das substâncias húmicas na eficiência da coagulação, floculação e flotação de águas; para isto foram preparadas 4 águas distintas apresentado a mesma cor verdadeira, mas com substâncias húmicas de diferentes massas moleculares, obtidas por fracionamento por ultrafiltração. Por meio da otimização da dosagem de coagulante e respectivo pH de coagulação e posterior construção dos diagramas de coagulação para cada água de estudo, verificou-se que a água preparada com as substâncias húmicas de menor massa molecular apresentou maior grau de dificuldade para tratamento, requerendo dosagens de coagulante (reagente de Fenton) bem mais elevadas em relação às águas preparadas com substâncias húmicas de maior massa molecular. Adicionalmente, foram realizados ensaios de filtração em areia após a flotação, procurando-se simular tratamento em ciclo completo, tendo sido constatado que com o reagente de Fenton empregado como agente coagulante, a água filtrada atendeu ao padrão de potabilidade vigente no Brasil em relação aos parâmetros medidos (cor aparente < ou = 3 uH, turbidez < 0,5 uT e ferro total residual < 0,005 mg/L). Os valores de absorvância e carbono orgânico total da água filtrada também foram muito pequenos, indicando que a formação dos subprodutos da desinfecção com cloro seriam insignificantes. / Humic substances\' presence in water destined for supply has brought many problems, such as halogenated byproducts formation, mainly when chlorine is used as preoxidant. With Fenton\'s reagent there is no formation possibility of these undesirable halogenated compounds, since the strong oxidative power of Fenton\'s reagent is due to hydroxyl radical (OH). In addition, with the same chemical product, it is possible to have the preoxidation and coagulation of organic compounds, because Fenton\'s reagent consists of Fe+2 ions and hydrogen peroxide application under acid conditions, with Fe+2 oxidized to Fe+3. Since these ions form hydrolyzed species that act as coagulants, Fenton\'s reagent can have the double function of oxidation and coagulation on treatment processes. Because of this, the current work proposed a methodology to use Fenton\'s reagent as coagulant agent in the treatment of waters having high true color caused by the introduction of humic substances extracted by peat. Besides this, humic substances molecular weight effect on coagulation, flocculation and flotation of waters was studied; for this, 4 distinct waters having the same true color were prepared, but with different humic substances molecular weights, obtained by ultrafiltration fractioning. Through optimization of coagulant dosage and respective coagulation pH and posterior construction of coagulation diagrams for each studied water, it was verified that the water prepared withthe smallest molecular weight humic substances was more difficult to treat, requiring higher coagulant (Fenton\'s reagent) dosages compared with the waters prepared with larger molecular weight humic substances. Furthermore, experiments of filtration after flotation were carried out, trying to simulate a complete cycle treatment, which verified that with Fenton\'s reagent, employed as coagulant agent, the filtered water reached the brazilian potable standards concerning the measured parameters (apparent color < ou = 3 HU, turbidity < 0.5 TU and residual total iron < 0.005 mg/L). The absorbance and total organic carbon values of filtered water were also very low, indicating that the disinfection byproducts formation with chlorine would be insignificant.

A presença de substâncias húmicas em águas destinadas ao abastecimento tem ocasionado diversos problemas, entre eles a formação de subprodutos halogenados, principalmente quando se emprega a pré-oxidação com cloro. Com o reagente de Fenton não há a possibilidade de formação desses indesejáveis compostos halogenados, pois o forte poder oxidativo do reagente de Fenton é devido ao radical hidroxila (OH). Aliado a isto, com o mesmo produto químico se pode ter a pré-oxidação e coagulação de compostos orgânicos, pois o reagente de Fenton consiste na aplicação de íons de Fe+2 e peróxido de hidrogênio em meio ácido, sendo o Fe+2 oxidado a Fe+3. Como esses íons formam espécies hidrolisadas que atuam como coagulantes, o reagente de Fenton pode ter a dupla função de oxidação e coagulação nos processos de tratamento. Por isso, neste trabalho foi proposta uma metodologia para emprego do reagente de Fenton como agente coagulante no tratamento de águas contendo cor elevada causada pela introdução de substâncias húmicas extraídas de turfa. Além disto, foi estudado o efeito da massa molecular das substâncias húmicas na eficiência da coagulação, floculação e flotação de águas; para isto foram preparadas 4 águas distintas apresentado a mesma cor verdadeira, mas com substâncias húmicas de diferentes massas moleculares, obtidas por fracionamento por ultrafiltração. Por meio da otimização da dosagem de coagulante e respectivo pH de coagulação e posterior construção dos diagramas de coagulação para cada água de estudo, verificou-se que a água preparada com as substâncias húmicas de menor massa molecular apresentou maior grau de dificuldade para tratamento, requerendo dosagens de coagulante (reagente de Fenton) bem mais elevadas em relação às águas preparadas com substâncias húmicas de maior massa molecular. Adicionalmente, foram realizados ensaios de filtração em areia após a flotação, procurando-se simular tratamento em ciclo completo, tendo sido constatado que com o reagente de Fenton empregado como agente coagulante, a água filtrada atendeu ao padrão de potabilidade vigente no Brasil em relação aos parâmetros medidos (cor aparente < ou = 3 uH, turbidez < 0,5 uT e ferro total residual < 0,005 mg/L). Os valores de absorvância e carbono orgânico total da água filtrada também foram muito pequenos, indicando que a formação dos subprodutos da desinfecção com cloro seriam insignificantes. / Humic substances\' presence in water destined for supply has brought many problems, such as halogenated byproducts formation, mainly when chlorine is used as preoxidant. With Fenton\'s reagent there is no formation possibility of these undesirable halogenated compounds, since the strong oxidative power of Fenton\'s reagent is due to hydroxyl radical (OH). In addition, with the same chemical product, it is possible to have the preoxidation and coagulation of organic compounds, because Fenton\'s reagent consists of Fe+2 ions and hydrogen peroxide application under acid conditions, with Fe+2 oxidized to Fe+3. Since these ions form hydrolyzed species that act as coagulants, Fenton\'s reagent can have the double function of oxidation and coagulation on treatment processes. Because of this, the current work proposed a methodology to use Fenton\'s reagent as coagulant agent in the treatment of waters having high true color caused by the introduction of humic substances extracted by peat. Besides this, humic substances molecular weight effect on coagulation, flocculation and flotation of waters was studied; for this, 4 distinct waters having the same true color were prepared, but with different humic substances molecular weights, obtained by ultrafiltration fractioning. Through optimization of coagulant dosage and respective coagulation pH and posterior construction of coagulation diagrams for each studied water, it was verified that the water prepared withthe smallest molecular weight humic substances was more difficult to treat, requiring higher coagulant (Fenton\'s reagent) dosages compared with the waters prepared with larger molecular weight humic substances. Furthermore, experiments of filtration after flotation were carried out, trying to simulate a complete cycle treatment, which verified that with Fenton\'s reagent, employed as coagulant agent, the filtered water reached the brazilian potable standards concerning the measured parameters (apparent color < ou = 3 HU, turbidity < 0.5 TU and residual total iron < 0.005 mg/L). The absorbance and total organic carbon values of filtered water were also very low, indicating that the disinfection byproducts formation with chlorine would be insignificant.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Poluições da água e do solo são duas das cinco categorias básicas de poluição ambiental. As outras três são do ar, ruído e luz. Poluição ocorre quando um material/produto químico é adicionado ao meio ambiente afetando-o adversamente. Uma vez que a poluição existe, retornar a matriz impactada para o seu estado anteriormente não poluído torna-se muito difícil ou até mesmo impossível em alguns casos. Os compostos organoclorados (OC) representam um importante grupo de poluentes orgânicos persistentes (POP), devido à sua toxicidade e elevada persistência no ambiente. Diferentes técnicas de remediação de solo e água subterrânea têm sido desenvolvidas com o objetivo de reparar as áreas contaminadas em menor tempo e custo possíveis e, assim, a oxidação química in situ tem se mostrado uma técnica cada vez mais atraente devido sua simplicidade e baixo custo. A degradação de dois compostos organoclorados via oxidação química por reagente de Fenton em solução aquosa é o objeto do presente trabalho. Para tanto, foram selecionados dois compostos, sendo um alifático e outro aromático. Assim, foram avaliadas as condições de degradação dos compostos organoclorados em relação às concentrações do oxidante em diferentes tempos reacionais, diferentes fontes de catalisador e, de forma qualitativa, quais foram os principais subprodutos formados. Os ensaios oxidativos foram realizados em meio aquoso com temperatura controlada a 25 C e em 3 configurações de [Fe2+] e [H2O2]. A extração dos compostos de interesse para a fase orgânica também foi estudada. A análise dos extratos revelou que o acetato de etila foi o solvente que melhor extraiu os compostos de interesse da fase aquosa. Além destes ensaios, foram avaliadas outras duas fontes de Fe(II), sendo 11 óxidos de manganês dopados com ferro e a classe de solo predominante no território nacional, que é caracterizada pela sua alta concentração de ferro endógeno (latossolo). O ensaio entre as fontes de ferro revelou que tanto o óxido de Mn quanto o latossolo produziram menos subprodutos em relação à reação com a solução de sulfato Fe(II). Entretanto, em termos quantitativos, a redução na concentração de clorobenzeno foi mais efetiva na reação com a solução de Fe(II) (cerca de 63%). A identificação dos sobprodutos foi realizada a partir da análise em cromatógrafo a gás acoplado a espectrômetro de massas e em análise comparativa dos espectros com a biblioteca NIST. Os ensaios oxidativos revelaram que em baixas concentrações de oxidante, há a possibilidade de geração de subprodutos mais tóxicos que os reagentes, sendo produzido bifenilas policloradas e hexaclorociclohexano nas reações com clorobenzeno e 1,2-dicloroetano, respectivamente

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Poluições da água e do solo são duas das cinco categorias básicas de poluição ambiental. As outras três são do ar, ruído e luz. Poluição ocorre quando um material/produto químico é adicionado ao meio ambiente afetando-o adversamente. Uma vez que a poluição existe, retornar a matriz impactada para o seu estado anteriormente não poluído torna-se muito difícil ou até mesmo impossível em alguns casos. Os compostos organoclorados (OC) representam um importante grupo de poluentes orgânicos persistentes (POP), devido à sua toxicidade e elevada persistência no ambiente. Diferentes técnicas de remediação de solo e água subterrânea têm sido desenvolvidas com o objetivo de reparar as áreas contaminadas em menor tempo e custo possíveis e, assim, a oxidação química in situ tem se mostrado uma técnica cada vez mais atraente devido sua simplicidade e baixo custo. A degradação de dois compostos organoclorados via oxidação química por reagente de Fenton em solução aquosa é o objeto do presente trabalho. Para tanto, foram selecionados dois compostos, sendo um alifático e outro aromático. Assim, foram avaliadas as condições de degradação dos compostos organoclorados em relação às concentrações do oxidante em diferentes tempos reacionais, diferentes fontes de catalisador e, de forma qualitativa, quais foram os principais subprodutos formados. Os ensaios oxidativos foram realizados em meio aquoso com temperatura controlada a 25 C e em 3 configurações de [Fe2+] e [H2O2]. A extração dos compostos de interesse para a fase orgânica também foi estudada. A análise dos extratos revelou que o acetato de etila foi o solvente que melhor extraiu os compostos de interesse da fase aquosa. Além destes ensaios, foram avaliadas outras duas fontes de Fe(II), sendo 11 óxidos de manganês dopados com ferro e a classe de solo predominante no território nacional, que é caracterizada pela sua alta concentração de ferro endógeno (latossolo). O ensaio entre as fontes de ferro revelou que tanto o óxido de Mn quanto o latossolo produziram menos subprodutos em relação à reação com a solução de sulfato Fe(II). Entretanto, em termos quantitativos, a redução na concentração de clorobenzeno foi mais efetiva na reação com a solução de Fe(II) (cerca de 63%). A identificação dos sobprodutos foi realizada a partir da análise em cromatógrafo a gás acoplado a espectrômetro de massas e em análise comparativa dos espectros com a biblioteca NIST. Os ensaios oxidativos revelaram que em baixas concentrações de oxidante, há a possibilidade de geração de subprodutos mais tóxicos que os reagentes, sendo produzido bifenilas policloradas e hexaclorociclohexano nas reações com clorobenzeno e 1,2-dicloroetano, respectivamente

As técnicas de remediação para solos contaminados como os processos de oxidação avançados \"in situ\" visam essencialmente a mineralização dos contaminantes, reduzindo-os, em última instância, a CO2 e H2O. O objetivo deste estudo é apresentar os resultados de experimentos conduzidos para investigar como as características do solo, tais como a granulação, o teor e a natureza dos minerais argilosos, e o teor da matéria orgânica influem no desempenho da mineralização do contaminante linar alquilbenzeno no solo. Em várias partes da cidade de São Paulo há locais contaminados por esse e outros tipos de vazamentos e os responsáveis e as autoridades estão interessadas em possíveis soluções. Uma possível solução seria o tratamento in situ através dos processos de oxidação avançada. Porém, não há como decidir a priori sobre a melhor técnica, pois ela dependerá tanto do reagente empregado como do tipo de solo contaminado. Essa resposta poderá ser cientificamente fundamentada a partir de ensaios no laboratório desenhados para investigar os fatores que controlam a eficácia do processo. Os experimentos em laboratório foram conduzidos com dois tipos de solo da região metropolitana de São Paulo contaminados com linear alquilbenzeno, composto utilizado como óleo térmico em revestimentos de cabos subterrâneos de alta voltagem. Os desempenhos da mineralização com o Reagente de Fenton e Persulfato de Sódio foram avaliados na oxidação do composto linear alquilbenzeno com uma concentração inicial de 10 mg/grama de solo contaminado. Os resultados mostram uma redução considerável em massa de 82% a 85% do contaminante nos dois solos com a utilização de Persulfato de Sódio ativado termicamente e através de metal de transição \'Fe POT.2+\' disponível naturalmente no solo . O reagente de Fenton nas mesmas condições do experimento mostrou um desempenho mais limitado entre 10 % a 30% de redução em massa do contaminante. O conhecimento prévio das características do solo como o teor de argila , teor de carbono orgânico que influem fortemente os fenômenos de sorção e desorção e a composição mineralógica são variáveis importantes na definição dos reagentes e nas condições de reação de oxidação dos poluentes e contribuem na escolha mais acertada da tecnologia de remediação \'in situ\". / The remediation techniques used in contaminated soils such as \"in situ\" chemical oxidation aim essentially the mineralization of contaminants, reducing it to CO2 and H2O. The objective of this study is pointing out the results of experiments conducted to investigate how the soil characteristics such as granulometry, assay and nature of clay minerals as well as organic matter can influence in the mineralization performance of linear alkylbenzene in the soil. In some areas of São Paulo city there are contaminated sites by leakage of linear alkylbenzene and many other chemical leakages and site\'s responsible and local authorities are interested in possible technical solutions to clean it. One possible solution would be in situ treatment through advanced oxidation process; however there is no way how to decide about the best technique because it depends on contaminant substance, reagents used as well as the contaminated soil characteristics. The answer could be scientifically based on bench laboratory experiments properly designed to investigate the factors that control the process performance. The bench lab experiments were conducted with two soils sampled from metropolitan region of São Paulo and contaminated with linear alkyl benzene, used in high and medium voltage underground electrical cables. The mineralization performance was evaluated in soils contaminated with an initial concentration of 10 mg / gr of contaminated soil by oxidation of linear alkyl benzene with Fenton reagent and sodium persulfate. The final results pointed out a considerable mass reduction from 82% to 85% in both soils tested with sodium persulfate thermally activated and by naturally available transition metal \'Fe pot.2+\' in the soil. The Fenton reagent in the same experiment conditions pointed out a more limited mass reduction performance between 10% and 30%. The previous knowledge of soil characteristics such as clay assay , natural carbon content in the soil which influence the sorption / desorption phenomenon as well as the mineral composition of the soil are the key variables to define reagents and the oxidation reaction conditions which contribute to select a proper in situ chemical oxidation technology.

As técnicas de remediação para solos contaminados como os processos de oxidação avançados \"in situ\" visam essencialmente a mineralização dos contaminantes, reduzindo-os, em última instância, a CO2 e H2O. O objetivo deste estudo é apresentar os resultados de experimentos conduzidos para investigar como as características do solo, tais como a granulação, o teor e a natureza dos minerais argilosos, e o teor da matéria orgânica influem no desempenho da mineralização do contaminante linar alquilbenzeno no solo. Em várias partes da cidade de São Paulo há locais contaminados por esse e outros tipos de vazamentos e os responsáveis e as autoridades estão interessadas em possíveis soluções. Uma possível solução seria o tratamento in situ através dos processos de oxidação avançada. Porém, não há como decidir a priori sobre a melhor técnica, pois ela dependerá tanto do reagente empregado como do tipo de solo contaminado. Essa resposta poderá ser cientificamente fundamentada a partir de ensaios no laboratório desenhados para investigar os fatores que controlam a eficácia do processo. Os experimentos em laboratório foram conduzidos com dois tipos de solo da região metropolitana de São Paulo contaminados com linear alquilbenzeno, composto utilizado como óleo térmico em revestimentos de cabos subterrâneos de alta voltagem. Os desempenhos da mineralização com o Reagente de Fenton e Persulfato de Sódio foram avaliados na oxidação do composto linear alquilbenzeno com uma concentração inicial de 10 mg/grama de solo contaminado. Os resultados mostram uma redução considerável em massa de 82% a 85% do contaminante nos dois solos com a utilização de Persulfato de Sódio ativado termicamente e através de metal de transição \'Fe POT.2+\' disponível naturalmente no solo . O reagente de Fenton nas mesmas condições do experimento mostrou um desempenho mais limitado entre 10 % a 30% de redução em massa do contaminante. O conhecimento prévio das características do solo como o teor de argila , teor de carbono orgânico que influem fortemente os fenômenos de sorção e desorção e a composição mineralógica são variáveis importantes na definição dos reagentes e nas condições de reação de oxidação dos poluentes e contribuem na escolha mais acertada da tecnologia de remediação \'in situ\". / The remediation techniques used in contaminated soils such as \"in situ\" chemical oxidation aim essentially the mineralization of contaminants, reducing it to CO2 and H2O. The objective of this study is pointing out the results of experiments conducted to investigate how the soil characteristics such as granulometry, assay and nature of clay minerals as well as organic matter can influence in the mineralization performance of linear alkylbenzene in the soil. In some areas of São Paulo city there are contaminated sites by leakage of linear alkylbenzene and many other chemical leakages and site\'s responsible and local authorities are interested in possible technical solutions to clean it. One possible solution would be in situ treatment through advanced oxidation process; however there is no way how to decide about the best technique because it depends on contaminant substance, reagents used as well as the contaminated soil characteristics. The answer could be scientifically based on bench laboratory experiments properly designed to investigate the factors that control the process performance. The bench lab experiments were conducted with two soils sampled from metropolitan region of São Paulo and contaminated with linear alkyl benzene, used in high and medium voltage underground electrical cables. The mineralization performance was evaluated in soils contaminated with an initial concentration of 10 mg / gr of contaminated soil by oxidation of linear alkyl benzene with Fenton reagent and sodium persulfate. The final results pointed out a considerable mass reduction from 82% to 85% in both soils tested with sodium persulfate thermally activated and by naturally available transition metal \'Fe pot.2+\' in the soil. The Fenton reagent in the same experiment conditions pointed out a more limited mass reduction performance between 10% and 30%. The previous knowledge of soil characteristics such as clay assay , natural carbon content in the soil which influence the sorption / desorption phenomenon as well as the mineral composition of the soil are the key variables to define reagents and the oxidation reaction conditions which contribute to select a proper in situ chemical oxidation technology.