Orientador: Jose Roberto Guimarães, Pedro Sergio Fadini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-08T11:19:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AlmeidaJunior_RonaldoLeite_M.pdf: 4624021 bytes, checksum: 5d1d214fe838e0c57608e1a3adffc1fd (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Através da utilização de ozonização em meio básico, foi desenvolvido um processo de oxidação para a redução de cor em licor negro gerado na obtenção de celulose de algodão, que demonstrou ser mais econômico por reduzir o consumo de ozônio comparativamente ao processo de ozonização simples. Usando o ozônio em meio básico, gerou-se radicais oxidantes como a hidroxila permitindo a sua aplicação para viabilizar a redução de insumos como energia elétrica e reduzir também custos no investimento inicial em geradores de ozônio e reatores de contato. Doses de ozônio em concentração de 800 mg L-1 a 1700 mg L-1 foram necessárias para a redução de cor do licor negro de 40.000 para 8000 mg Pt-Co L-1. Verificou-se que a cinética de reação da oxidação de compostos coloridos é de primeira ordem e foi possível redução de 90% da cor. Também houve clara diferença de padrão de reação para meios básicos e ácidos. Foi detectada a influência da dosagem específica de ozônio, tanto em meios básicos como ácidos, no consumo de ozônio para obtenção de determinada remoção de cor. Foi verificado consumo de ozônio por substâncias ou compostos que não resultam em diminuição da cor medida em mg L-1 PtCo / Abstract: Using the ozonization at basic environment was developed an oxidation process to color reduction of black liquor that was generated at cotton¿s cellulose production. Was demonstrated to be an economic process had to an ozone consumption reduction in comparison a conventional ozonation. The oxidation of colored substances by ozone is an excellent alternative but expensive. The process generates radicals (e.g.: hydroxyl), allowing reduction of the costs (e.g.: electric energy, equipment sizes), by means of ozone generators and contact reactors adequately adjusted. Ozone doses of 800 mg.L-1 to 1700 mg L-1 were used to remove black liquor color from 40.000 to 8000 mg Pt-Co L-1. It was determine a first order¿s kinetic oxidation reaction of colored substances. A 90% color removal was possible. There was a strong pattern difference between basic and acid environment. The specific ozone dosage was detected as an important parameter on ozone consume, considering basic and acid environment to obtain a specific color with oxidation. Ozone consumption was detected in substances that do not affect the color reduction / Mestrado / Saneamento e Ambiente / Mestre em Engenharia Civil

No caso de indústrias que utilizam processos de tingimento, a remoção da cor dos seus efluentes líquidos é uma grande preocupação. Os corantes azóicos representam 60% dos corantes utilizados na atualidade em todo o mundo; no entanto, são conhecidos pelo seu efeito carcinogênico e mutagênico, tornando-se urgente o seu tratamento. Assim sendo, tem surgido diversas alternativas aos processos convencionais de tratamento, relativamente aos processos de tratamento de efluentes convencionais, notadamente o processo Fenton, que se tem mostrado bastante promissor. Neste trabalho, investigou-se a otimização do processo Fenton, relativamente ao descoramento de dois corantes azóicos: a azorubina (C20H12N2Na2O7S2, C.I. 14720) e a tartrazina (C16H7N4Na3O9S2, C.I. 19140). Para tal, realizou-se um planejamento composto central, ajustou-se um modelo polinomial (empírico) aos dados experimentais obtidos e obtiveram-se as condições ótimas: razão [Fe2+]/[H2O2] = 0,64 e 0,32, pH = 1,5 e 2,8 e temperatura = 39°C. As variáveis-resposta foram: o grau de descoramento (medido pela área sob o espectro na região do visível) e as concentrações residuais de H2O2 (método do vanadato) e Fe (método da o-fenantrolina). Determinou-se o grau de mineralização por análises de carbono orgânico dissolvido e também a fitotoxicidade a sementes de alface (Lactuca sativa). Realizaram-se análises por CLAE-DAD de forma a se observar a geração dos produtos de oxidação. Obtiveram-se descoramentos de aproximadamente 100% para os corantes isoladamente e em mistura. As concentrações residuais de H2O2 e Fe foram desprezíveis. As mineralizações alcançadas foram da ordem de 50%. Observou-se um aumento de fitotoxicidade após o processo Fenton. Verificou-se, também, o desempenho do processo na presença de dois aditivos comumente usados na indústria têxtil, um igualizante e um anti-espumante. A presença dos aditivos reduziu significativamente os graus de descoramento (de 100% para 90%) e de mineralização (de 50% para 10%). Em relação à fitotoxicidade, verificou-se que os aditivos tornam as soluções muito tóxicas, não tendo sido observado um aumento estatisticamente significativo após o processo Fenton. As análises cromatográficas mostraram, inequivocamente, a presença de pelo menos um produto de oxidação nas amostras tratadas. Concluiu-se que o processo Fenton apresentou um ótimo desempenho para o descoramento dos corantes estudados. Entretanto, a presença dos aditivos tenderia a prejudicar o tratamento de efluentes que contivessem tais corantes. / In the case of industries that use dyeing processes, the removal of color from their wastewaters is a major concern. The azo dyes account for 60% of the dyes currently in use worldwide. However, they are known for their carcinogenic and mutagenic effects, making their treatment an urgent matter. Therefore, several alternatives to the conventional treatment processes have been devised, particularly the Fenton process, which has been proved to be very promising. In this work, the Fenton process optimization regarding the bleaching of two azo dyes was investigated: azorubine (C20H12N2Na2O7S2, C.I. 14720) and tartrazine (C16H7N4Na3O9S2, C.I. 19140). For that purpose, a central composite design was used, a polynomial (empiric) model was fitted to the experimental data, and the optimum conditions were determined: rate [Fe2+]/[H2O2] = 0.64 and 0.32, pH = 1.5 and 2.8, and temperature = 39°C. The response variables were: color removal (measured by the area under the spectrum obtained in the visible region) and the residual concentrations of H2O2 (vanadate method) and Fe (o-fenantroline method). It was determined the mineralization degree by dissolved organic carbon analyses and also the phytotoxicity to lettuce seeds (Lactuca sativa). HPLC-DAD analyses were performed in order to observe the generation of oxidation products. Color removals of approximately 100% were achieved for the each dyes and for a mixture of them. The residual concentrations of H2O2 and Fe were close to zero. Mineralizations around 50% were obtained and a phytotoxicity enhancement after Fenton\'s process. It has also been observed that the performance of that process in the presence of two textile auxiliary products (TAPs) commonly used, a leveling agent and an anti-foaming one. The auxiliaries reduced significantly color removal (from 100% to 90%) and the degree of mineralization (from 50% to 10%). Regarding the phytotoxicity, it was observed that the TAPs used rendered the solutions quite toxic, with no further statistically significant enhancement after the Fenton\'s process. The chromatographic analyses showed, undoubtedly, the presence of at least one oxidation product in the treated samples. It was concluded that the Fenton\'s process presented an excellent performance for removing the color of the studied dyes. However, the presence of the auxiliaries would tend to impair the treatment of wastewaters containing those dyes.

Estações de tratamento de água que tratam águas com cor elevada, causada pela presença de substâncias húmicas, e baixa turbidez têm apresentado problemas operacionais, principalmente na coagulação. As substâncias húmicas aquáticas (SHA) apresentam moléculas de massa molecular variada, grande parte entre 500 Da e 10 kDa. Por esse motivo, as condições de coagulação (tipo e dosagem de coagulante e pH de coagulação) podem ser totalmente distintas no tratamento de águas com a mesma coloração, devido à presença de SHA com propriedades estruturais diferentes, conforme já observado em pesquisas recentes. Neste contexto, o presente trabalho estudou a influência do tamanho molecular aparente das SHA na coagulação por hidroxicloreto de alumínio e fez a comparação dos custos entre este coagulante e dois estudados anteriormente - sulfato de alumínio e cloreto férrico - para mesma eficiência de remoção de cor. Para isso, realizaram-se ensaios de coagulação seguida de filtração em jarteste com quatro águas de estudo preparadas com frações de diferentes tamanhos moleculares aparentes de SHA, com cor verdadeira de 100 uH e turbidez de 5,0 uT. A partir dos resultados encontrados, pode-se afirmar que há influência do tamanho molecular aparente de diferentes frações de substâncias húmicas aquáticas na coagulação por hidroxicloreto de alumínio. Observou-se a tendência de maior consumo de coagulante para a coagulação de frações de SHA de menores tamanhos moleculares aparentes, em uma faixa determinada de pH. Em relação aos custos, o cloreto férrico foi o coagulante que apresentou menor valor para tratamento (por filtração direta) de águas com elevada cor aparente devida a presença de SHA. / The water treatment plants that treat waters with high brown color caused by the presence of humic substances, and low turbidity have been presenting operational problems, mostly in the coagulation. The aquatic humic substances (AHS) present molecules of different molecular mass, most part between 500 Da and 10 kDa. Therefore, the coagulation terms (coagulant type and dosage and coagulation pH) can be totally distinct in waters treatment with the same coloration, due to the presence of AHS with different structural properties, as already observed in recent researches. In this context, the present work presented the influence of AHS\'s apparent molecular size in the coagulation for aluminum hydroxychloride and did the costs comparison between this coagulant and two studied previously - aluminum sulfate and ferric chloride - for same efficiency of the color removal. For that, it accomplished coagulation rehearsals followed by filtration in jar-test with four waters of study prepared with fractions of different AHS\'s apparent molecular sizes, with true color of 100 uH and turbidity of 5.0 uT. From the found results, it can affirm that there is influence of the apparent molecular size of different fractions from aquatic humic substances in the coagulation for aluminum hydroxychloride. The larger coagulant consumption tendency was observed for the AHS\'s fractions coagulation of smaller apparent molecular sizes, in a range determined by pH. Regarding the costs, the ferric chloride was the coagulant that presented smaller value for treatment (for direct filtration) of waters with high brown apparent color due the presence of AHS.

As indústrias têxteis possuem grande potencial poluidor pois geram grandes quantidades de efluentes contendo compostos recalcitrantes, incluindo corantes. Diversos processos tem sido empregados na descontaminação de efluentes industriais e estudos indicam a adsorção empregando resíduos agroindustriais como matrizes adsorventes como processos promissores na remoção de cor. Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a casca de amendoim como adsorvente alternativo no processo de remoção de corante têxtil (Reactive Blue 203) em meio sintético e de efluente industrial. Para isso, foram realizadas análises de caracterização do material adsorvente, revelando elevadas quantidade de fibras (69,25%), dentre elas os polissacarídeos (glucana e xilana) e de lignina (39,4%). A biomassa apresentou um pHpcz de 6,9, a microscopia eletrônica de varredura demonstrou que sua superfície é altamente porosa e a análise da superfície especifica por BET, indicou uma área superficial de 0,4431 m2.g-1 e diâmetro médio de poro de 20,120 Å na biomassa moída com tamanho de partícula de 0,250 mm. Um Delineamento Composto Central Rotacional 23 foi empregado para avaliar e definir as melhores condições de processo, sendo estudadas a influência dos parâmetros pH, temperatura da solução e granulometria do adsorvente sobre a capacidade de remoção de cor de efluente sintético (Reactive Blue 203). As variáveis pH e temperatura apresentaram influência significativa no processo de remoção de cor e como melhores condições de processo foram definidos pH de 3,0, temperatura de 30o C e granulometria de 0,250 mm. O tempo de equilíbrio foi alcançado após 400 minutos de contato. O modelo cinético de pseudo-segunda ordem foi o que melhor descreveu o processo de adsorção. As isotermas de adsorção foram avaliadas a partir dos modelos matemáticos de Langmuir e Freundlich, sendo que o modelo de Langmuir foi o que melhor descreveu o processo. Os parâmetros termodinâmicos indicam que a energia livre de Gibbs apresenta valores positivos indicando que o processo não é espontâneo. Valores negativos da entalpia sugerem uma natureza exotérmica da adsorção e valores negativos da entropia indicaram um aumento no grau de organização do sistema. A energia de ativação do processo de adsorção do corante sobre matriz a estudada, indicam uma adsorção química ativada. A casca de amendoim demonstrou ter potencial de remoção de cor em efluente industrial (66,83%), o que pode ser melhorado empregando condições de processos mais específicas. Por outro lado, a reutilização do material não foi ótima nas condições de dessorção empregas devendo ser melhor avaliado devido à natureza química da adsorção. / The textile industries have great potential for pollutants because they generate large quantities of effluents containing recalcitrant compounds, including dyes. Different processes have been employed in the decontamination of industrial effluents and studies indicate the adsorption using agroindustrial residues as adsorbent matrices as promising processes in the removal of color. In this context, the present work had the objective of evaluating peanut shell biomass as an alternative adsorbent in the process of dye removal (Reactive Blue 203) in synthetic and industrial effluent. For this, characterization analyzes of the adsorbent material were performed, revealing a high amount of fibers (69,25%), among them polysaccharides (glucan and xylan) and lignin (39,4%). The biomass showed a pHzcp of 6,9, the scanning electron microscopy demonstrated that its surface is highly porous and the BET specific surface analysis indicated a surface area of 0,4431 mg.g-1 and mean pore diameter of 20,120 Å in ground biomass with a particle size of 0,250 mm. A 23 central composite rotational design was use to evaluate and define the best process conditions, studing the influence of the parameters pH, solution temperature and adsorbent granulometry on the color removal capacity of synthetic effluent (Reactive Blue 203). The pH and temperature variables showed a significant influence on the color removal process and, as the best process conditions, pH of 3,0, temperature of 30oC and particle size of 0,250 mm were define. The equilibration time was reach after 400 minutes of contact. The kinetic model of pseudo-second order was the one which best described the adsorption process. The adsorption isotherms were evaluate from the mathematical models of Langmuir and Freundlich, and the Langmuir model best described the process. The thermodynamic parameters shown that Gibbs free energy presents positive values, indicating that the process is not spontaneous. Negative enthalpy values suggest an exothermic nature of the adsorption and negative entropy values indicate an increase in the degree of organization of the system. The activation energy of the dye adsorption process on the studied matrix indicates an activated chemical adsorption. The peanut hulls showed potential for color removal in industrial effluent (66,83%), which can be improved by employing more specific process conditions. On the other hand, the reutilization of the material was not optimal under the desorption conditions because the chemical nature of adsorption.

Os processos industriais de produção têxtil têm como característica o uso de grandes volumes de água durante as etapas de lavagem e tingimento de tecido, resultando em efluentes com enorme diversidade e complexidade química. A presença de corantes dissolvidos no efluente é bastante visível e problemática, considerando sua recalcitrância e cinética de degradação lenta. Neste trabalho, o fungo ascomiceto L. theobromae MMPI foi avaliado quanto à capacidade de remoção de cor do efluente sintético contendo corante azul reativo e de efluente industrial. Os ensaios com efluente sintético foram realizados em incubadora orbital shaker e em biorreator com cuba de 5 L. O meio foi suplementado com MgSO4.7H2O 2 g L-1, K2HPO4 2 g L-1, autoclavado (121o C/15 min), e acrescido de sacarose, nitrato de amônio e velocidade de agitação de acordo com delineamento composto central rotacional (DCCR), temperatura 28o C, inóculo padronizado e tempo para retirada das amostras de 72 h. A eficiência de remoção de cor variou de 31,58% até 91,60% e a produção de biomassa de 0,40 g L-1 a 8,70 g L-1. Foi observada ainda, a produção de um exopolissacarídeo (EPS) na ordem de 0,66 g L-1 a 9,70 g L-1. Na análise das estimativas dos efeitos (p<0,05) apenas o efeito linear da concentração de sacarose (p<0,000) e o efeito quadrático da concentração de nitrato de amônio (p<0,018) se mostraram significativos. O modelo obtido foi avaliado através da ANOVA, apresentando coeficiente de regressão elevado considerando um sistema biológico (R2 0,8483). Este modelo foi validado através de experimento a posteriori, indicando excelente correlação entre o valor preditivo (74,8%) e o valor observado (73,8%). Os ensaios em biorreator ratificaram o comportamento observado em incubadora shaker, obtendo-se 86% de descoloração do efluente sintético ao final de 72 horas de tratamento e 91,3% de descoloração ao final de 168 horas de tratamento para o efluente industrial. Após 168 h de incubação observou-se atividade enzimática de lacase (0,0563 U / ml). Os ensaios de toxicidade aguda com Artemia salina indicaram que a CL50 foi de aproximadamente 14,72% (v / v) para o efluente bruto, enquanto que o efluente submetido ao tratamento de oito dias o valor aproximado foi de 4,98% (v / v). Diversos autores relacionam os processos de descoloração a atividade enzimática, no entanto os resultados obtidos sugerem que a remoção de cor está relacionada a adsorção do corante na biomassa produzida. Estudos posteriores devem ser realizados para o melhor entendimento e confirmação de que a remoção de cor não está associada a biossíntese de enzimas degradadoras de estruturas fenólicas como as lacases. / The industrial processes of textile production are characterized by the use of large volumes of water during the steps of washing and dyeing fabric, resulting in effluent with enormous diversity and chemical complexity. The presence of dye dissolved in the effluent is quite noticeable and problematic, considering its recalcitrance and slow degradation kinetics. In this work, the fungus ascomiceto L. theobromae MMPI were evaluated for the ability to color removal from synthetic effluent containing blue dye reactive and industrial effluent. The tests with synthetic effluent were performed in incubator orbital shaker and in bioreactor with tub of 5L. The media was supplemented with MgSO4.7H2O 2 g L-1, K2HPO4 2 g L-1, autoclaved (121 C/15 min), plus sucrose, ammonium nitrate and stirring speed according to central composite design (CCDR), temperature 28 C, inoculum standardized and time to withdrawal of samples 72h. The color removal efficiency ranged from 31.58% to 91.60% and the biomass yield 0.40 g L-1 to 8.70 g L-1. It was still observed the production of an exopolysaccharide (EPS) in the range of 0.66 g L-1 to 9.70 g L-1. In the analysis of estimated effects (p <0.05) only the linear effect of sucrose concentration (p <0.000) and quadratic effect of the concentration of ammonium nitrate (p <0.018) were significant. The model was evaluated by ANOVA, with high regression coefficient considering a biological system (R2 0.8483). This model was validated by experiment retrospectively, indicating excellent correlation between the predictive value (74.8%) and the observed value (73.8%). The tests in bioreactor ratified the behavior observed in an incubator shaker to give 86% decolorization of synthetic effluent at the end of 72 hours of treatment of discoloration and 91.3% at the end of 168 hours of treatment for industrial effluent. After 168 h of incubation was observed laccase enzyme activity (0.0563 U / ml). The acute toxicity tests with brine shrimp showed that the LC50 was approximately 14.72% (v / v) for the raw wastewater, while the effluent subjected to the treatment eight days was approximately 4.98% (v / v). Several authors relate the processes of bleaching enzyme activity, however the results suggest that the color removal is related to the adsorption of the dye in the biomass produced. Further studies should be performed for better understanding and confirmation that the color removal is not associated with the biosynthesis of phenolic structures degrading enzymes such as laccases.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T22:06:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T19:12:57Z : No. of bitstreams: 1 161460.pdf: 19920151 bytes, checksum: 228950743a454dab45a4058592ab6b37 (MD5) / No presente trabalho foram desenvolvidos estudos combinando processo biológico com pré ou pós-ozonização de efluentes têxteis, para avaliar a eficiência de remoção de DQO e COD, bem como a cor do efluente. Consistiu-se basicamente de duas etapas. Na primeira, foram realizados estudos com efluente têxtil sintético em reator aeróbio de leito fluidizado trifásico para remoção da matéria orgânica, seguido da ozonização, em batelada, das amostras da saída do processo biológico. E, na segunda, trabalhou-se com efluente industrial cedido pela Indústria Têxtil Damyller do município de Nova Veneza, no Sul do Estado de Santa Catarina, onde a ozonização precedeu o tratamento biológico. O acompanhamento dos processos de tratamento foram feitos por meio dos seguintes parâmetros: pH, temperatura, oxigênio dissolvido, sólidos suspensos, DQO, COD, turbidez, absorbância (cor), polissacarídeos (PS) e proteínas (PN) aderidos ao suporte e suspensos no efluente. Os resultados dos experimentos com efluente sintético demostraram a estabilidade do reator biológico. As eficiências médias de remoção de DQO e COD foram de 72,9% e 72%, respectivamente, para os ensaios realizados. O biofilme apresentou-se fortemente aderido ao suporte (OSBG), constatado pela alta relação PS/PN aderido, e, como conseqüência, uma baixa produção específica de lodo, em média de 0,12 mg de biomassa (PN suspensa)/ mg de DQO removida. Os sólidos suspensos produzidos pelo processo biológico interferiram na transferência de ozônio, demandando uma concentração maior do mesmo para atingir a descoloração do efluente. Mesmo assim, a ozonização mostrou-se bastante eficiente na descoloração do efluente, atingindo eficiências médias superiores a 83% de remoção da cor aparente, com a máxima concentração de ozônio aplicada. Durante a segunda etapa, tratamento com efluente industrial, foi aplicada uma pequena dose de ozônio, cerca de 7,5 mgO3/l, que combinada com o tratamento biológico atingiu uma descoloração média de 75%, da cor verdadeira. As concentrações de DQO e COD, normalmente, foram mais elevadas no efluente ozonizado do que no efluente bruto, devido a quebra das moléculas de corantes em compostos orgânicos menores pela ozonização. Esse aumento na biodegradabilidade do efluente melhorou a performance do reator biológico, que alcançou eficiências superiores a 80% de remoção de DQO e COD. A combinação dos processos, ozonização e tratamento biológico com reator aeróbio de leito fluidizado, representa uma alternativa interessante pela alta eficiência de remoção de matéria orgânica, com baixa produção de lodo, bem como a remoção de cor do efluente.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. / Made available in DSpace on 2012-10-20T16:38:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 199774.pdf: 2609299 bytes, checksum: 47a035a310d27dd1ab15357256eb6f04 (MD5) / O processo na indústria têxtil, principalmente nas etapas de tingimento e acabamento, requer um grande volume de água. Corantes são largamente utilizados e os efluentes gerados tornam-se altamente contaminados por esses corantes. Esse trabalho teve por objetivo avaliar a remoção de cor de um efluente têxtil através de um processo biológico aeróbio com

CAPES / A indústria têxtil brasileira ocupa um importante papel na economia e se posiciona entre as 10 maiores produtoras mundiais. Seus efluentes, gerados no processo de tingimento dos tecidos, contém cargas de 15 a 50% de corantes, além de outros contaminantes. Com vistas à remediação ambiental destes efluentes, o resíduo do processamento dos fios de algodão (RA), que é coletado na própria unidade fabril, revelou-se um material atraente para a remoção de corantes após sua derivatização química com ácido monocloroacético (AMCA) ou cloreto dietilaminoetil.cloridrato (DEAE+reagente), obtendo matrizes iônicas do tipo carboximetil-RA (CM--RA) e dietilaminoetil-RA (DEAE+-RA), respectivamente. Estas matrizes foram obtidas através de delineamentos experimentais, sendo que para a CM--RA foram avaliados os fatores: a) concentração de NaOH; b) volume de isopropanol e c) quantidade de AMCA, enquanto que para a DEAE+-RA, os fatores foram: a) concentração de NaOH e b) quantidade de DEAE-reagente. Tais matrizes foram ensaiadas, respectivamente, quanto à eficiência na retenção de corantes: catiônico, C.I. Basic Blue 41 (BB 41) e aniônico, C.I. Reactive Red 239 (RR 239), em experimentos em coluna e batelada. Também foi avaliada a biodegradabilidade desses materiais utilizando enzimas celulolíticas. Para as melhores matrizes obtidas foram realizados experimentos adicionais quanto à eficiência de retenção dos corantes (concentração inicial, tempo de contato e adição de sais), a biodegradabilidade após a retenção dos corantes e o ensaio de regeneração das matrizes. Para a CM--RA, a eficiência de captação de corante catiônico foi predominantemente determinada pela concentração de álcali. A inclusão do maior volume de isopropanol resultou em incremento da eficiência, entretanto, com custo adicional não justificável. A melhor matriz obtida na ausência de isopropanol apresentou valores de retenção para os testes em coluna e batelada maior que um produto comercial do tipo carboximetilcelulose. Para o teste de biodegradabilidade, as amostras derivatizadas tiveram hidrólises próximas aos controles com adição de NaOH. Para o DEAE+-RA, a principal variável responsável pela eficiência da retenção de corantes foi a quantidade do derivatizante, sendo que nos ensaios em coluna e batelada a resposta foi semelhante ao obtido com um produto comercial DEAE-Celulose. Através do teste de biodegradabilidade observou-se que a derivatização reduziu a porcentagem de hidrólise quando comparada aos seus controles com NaOH. Para as melhores matrizes, o ensaio de concentração inicial de corantes indicou que a retenção é maior com o aumento da concentração. Quanto à adição de NaCl, houve redução da retenção de corante na matriz carboximetilada enquanto para a dietilaminoetilada a influência foi positiva acima de 50 mM. A presença de corante reduziu em 4,10 e 37,36 % a hidrólise das matrizes carboximetilada e dietilaminoetilada, respectivamente. No presente trabalho, os derivados CM--RA e DEAE+-RA se revelaram eficientes para a remoção dos corantes BB 41 e RR 239, respectivamente, podendo assim se apresentar como uma alternativa no tratamento de efluentes têxteis. / The Brazilian textile industry occupies an important role in the economy and ranks among the 10 largest world producers The effluents generated in the process of fabrics dyeing contain 15 to 50% of dyes and others contaminants. With a view to environmental remediation of these effluents, the processing of cotton yarn waste (cotton dust waste - CDW) that is collected in the plant itself, proved to be an attractive material for the removal of the residual dyes effluents after the chemical derivatization with monochloroacetic acid (MCAA) or diethylaminoethyl chloride.hydrochloride (DEAE+reagent), thus originating matrices carboxymethyl- CDW (CM--CDW) and diethylaminoethyl-CDW (DEAE+-CDW), respectively. These matrices were obtained using experimental designs, when for CM--CDW three factors were evaluated: a) concentration of NaOH; b) volume of isopropanol and c) amount of MCAA, while for DEAE+-CDW, the factors were: a) concentration of NaOH and b) amount of DEAE+reagent. These matrices were tested for their effectiveness in the retention of dyes: the cationic, C. I. Basic Blue 41 (BB 41) and the anionic, C. I. Reactive Red 239 (RR 239), both in column and batch experiments. Also, the biodegradability of these materials was tested. For the best matrices obtained, additional experiments regarding the retention efficiency of the dyes (initial concentration, contact time and addition of salts) and matrices biodegradability after the dye retention were also carried out. For the CM--CDW, the efficiency of uptake of the cationic dye was predominantly determined by the concentration of alkali. The inclusion of the higher volume of isopropanol in the pretreatment step resulted in improved efficiency, but with an additional cost not justifiable. The best matrix obtained in the absence of isopropanol showed retention values for column and batch experiments with respective efficiencies of 3.9 and 2 times higher than a commercial CM-cellulose. For the biodegradability test, the samples of experimental design showed close enzymatic hydrolysis compared with the controls with alkali. For the DEAE+-CDW, the main variable for the efficiency of dye retention is predominantly determined by the amount of DEAE+reagent. The maximum retention of the anionic dye was obtained in columns while the batch alternatve performance was close to that of a commercial DEAE-Cellulose. The biodegradability test revealed that the derivatization with DEAE+reagent reduced the percentage of hydrolysis by cellulases when compared to the controls with NaOH. The initial concentration test of dye indicated that the retention increases with increased dye concentration and contact time to reach equilibrium which was higher in the higher concentrations in both matrices. The addition of NaCl decreased the dye retention for the carboxymethylated matrix and for the diethylaminoethylizated matrix the influence was positive only after addition of 50 mM. The presence of dye in the matrices derivatized reduced the hydrolysis in 4.10 and 37.36 % for carboxymethylated and diethylaminoethylizated matrices, respectively. Therefore, the CM--CDW and DEAE+- CDW derivatives of CDW proved effective for the removal of the dyes BB 41 and RR 239, respectively, and thus both represent important alternatives in the treatment of colored textile effluents.

CAPES / A indústria têxtil brasileira ocupa um importante papel na economia e se posiciona entre as 10 maiores produtoras mundiais. Seus efluentes, gerados no processo de tingimento dos tecidos, contém cargas de 15 a 50% de corantes, além de outros contaminantes. Com vistas à remediação ambiental destes efluentes, o resíduo do processamento dos fios de algodão (RA), que é coletado na própria unidade fabril, revelou-se um material atraente para a remoção de corantes após sua derivatização química com ácido monocloroacético (AMCA) ou cloreto dietilaminoetil.cloridrato (DEAE+reagente), obtendo matrizes iônicas do tipo carboximetil-RA (CM--RA) e dietilaminoetil-RA (DEAE+-RA), respectivamente. Estas matrizes foram obtidas através de delineamentos experimentais, sendo que para a CM--RA foram avaliados os fatores: a) concentração de NaOH; b) volume de isopropanol e c) quantidade de AMCA, enquanto que para a DEAE+-RA, os fatores foram: a) concentração de NaOH e b) quantidade de DEAE-reagente. Tais matrizes foram ensaiadas, respectivamente, quanto à eficiência na retenção de corantes: catiônico, C.I. Basic Blue 41 (BB 41) e aniônico, C.I. Reactive Red 239 (RR 239), em experimentos em coluna e batelada. Também foi avaliada a biodegradabilidade desses materiais utilizando enzimas celulolíticas. Para as melhores matrizes obtidas foram realizados experimentos adicionais quanto à eficiência de retenção dos corantes (concentração inicial, tempo de contato e adição de sais), a biodegradabilidade após a retenção dos corantes e o ensaio de regeneração das matrizes. Para a CM--RA, a eficiência de captação de corante catiônico foi predominantemente determinada pela concentração de álcali. A inclusão do maior volume de isopropanol resultou em incremento da eficiência, entretanto, com custo adicional não justificável. A melhor matriz obtida na ausência de isopropanol apresentou valores de retenção para os testes em coluna e batelada maior que um produto comercial do tipo carboximetilcelulose. Para o teste de biodegradabilidade, as amostras derivatizadas tiveram hidrólises próximas aos controles com adição de NaOH. Para o DEAE+-RA, a principal variável responsável pela eficiência da retenção de corantes foi a quantidade do derivatizante, sendo que nos ensaios em coluna e batelada a resposta foi semelhante ao obtido com um produto comercial DEAE-Celulose. Através do teste de biodegradabilidade observou-se que a derivatização reduziu a porcentagem de hidrólise quando comparada aos seus controles com NaOH. Para as melhores matrizes, o ensaio de concentração inicial de corantes indicou que a retenção é maior com o aumento da concentração. Quanto à adição de NaCl, houve redução da retenção de corante na matriz carboximetilada enquanto para a dietilaminoetilada a influência foi positiva acima de 50 mM. A presença de corante reduziu em 4,10 e 37,36 % a hidrólise das matrizes carboximetilada e dietilaminoetilada, respectivamente. No presente trabalho, os derivados CM--RA e DEAE+-RA se revelaram eficientes para a remoção dos corantes BB 41 e RR 239, respectivamente, podendo assim se apresentar como uma alternativa no tratamento de efluentes têxteis. / The Brazilian textile industry occupies an important role in the economy and ranks among the 10 largest world producers The effluents generated in the process of fabrics dyeing contain 15 to 50% of dyes and others contaminants. With a view to environmental remediation of these effluents, the processing of cotton yarn waste (cotton dust waste - CDW) that is collected in the plant itself, proved to be an attractive material for the removal of the residual dyes effluents after the chemical derivatization with monochloroacetic acid (MCAA) or diethylaminoethyl chloride.hydrochloride (DEAE+reagent), thus originating matrices carboxymethyl- CDW (CM--CDW) and diethylaminoethyl-CDW (DEAE+-CDW), respectively. These matrices were obtained using experimental designs, when for CM--CDW three factors were evaluated: a) concentration of NaOH; b) volume of isopropanol and c) amount of MCAA, while for DEAE+-CDW, the factors were: a) concentration of NaOH and b) amount of DEAE+reagent. These matrices were tested for their effectiveness in the retention of dyes: the cationic, C. I. Basic Blue 41 (BB 41) and the anionic, C. I. Reactive Red 239 (RR 239), both in column and batch experiments. Also, the biodegradability of these materials was tested. For the best matrices obtained, additional experiments regarding the retention efficiency of the dyes (initial concentration, contact time and addition of salts) and matrices biodegradability after the dye retention were also carried out. For the CM--CDW, the efficiency of uptake of the cationic dye was predominantly determined by the concentration of alkali. The inclusion of the higher volume of isopropanol in the pretreatment step resulted in improved efficiency, but with an additional cost not justifiable. The best matrix obtained in the absence of isopropanol showed retention values for column and batch experiments with respective efficiencies of 3.9 and 2 times higher than a commercial CM-cellulose. For the biodegradability test, the samples of experimental design showed close enzymatic hydrolysis compared with the controls with alkali. For the DEAE+-CDW, the main variable for the efficiency of dye retention is predominantly determined by the amount of DEAE+reagent. The maximum retention of the anionic dye was obtained in columns while the batch alternatve performance was close to that of a commercial DEAE-Cellulose. The biodegradability test revealed that the derivatization with DEAE+reagent reduced the percentage of hydrolysis by cellulases when compared to the controls with NaOH. The initial concentration test of dye indicated that the retention increases with increased dye concentration and contact time to reach equilibrium which was higher in the higher concentrations in both matrices. The addition of NaCl decreased the dye retention for the carboxymethylated matrix and for the diethylaminoethylizated matrix the influence was positive only after addition of 50 mM. The presence of dye in the matrices derivatized reduced the hydrolysis in 4.10 and 37.36 % for carboxymethylated and diethylaminoethylizated matrices, respectively. Therefore, the CM--CDW and DEAE+- CDW derivatives of CDW proved effective for the removal of the dyes BB 41 and RR 239, respectively, and thus both represent important alternatives in the treatment of colored textile effluents.

Orientador: Ruben Bresaola Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-17T00:58:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lima_MilmaRozade_M.pdf: 5486982 bytes, checksum: f022781b42a125131286f8b2864cc00b (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A floculação em meio granular fixo desperta bastante interesse por suas possibilidades de aplicação, principalmente em estações de tratamento de água de pequeno porte (vazões menores que 10 L.s-1), devido à sua eficiência, compacidade e baixo custo. No entanto, o reduzido volume de vazios proporcionado pelo meio granular quando comparado ao dos materiais sintéticos favorece o aumento excessivo da perda de carga imposta ao escoamento e consequentemente o inconveniente de freqüentes necessidades de limpeza. Diante da necessidade de atenuar ou mesmo eliminar tais considerações operacionais, este trabalho propõe estudos comparativos de eficiência de floculação hidráulica em meios granulares fixos em sistemas pilotos constituídos por seixos rolados de diferentes granulometrias e outro por manta não tecida (PP) e esferas sólidas (? 9 mm, PS). Os ensaios foram realizados com água coagulada da ETA Bragança Paulista (SABESP) para taxas de aplicação superficial de 50, 75, 100, 150, 180, 200, 250, 300 e 350 m3.m-2.dia-1, onde foram determinadas as condições operacionais, o período de floculação e a evolução da perda de carga total. Os resultados mostraram que a porosidade mais elevada apresentada pelo sistema piloto constituído de manta sintética e esferas sólidas favoreceu o aumento da taxa de colisões entre as partículas coloidais, o que permitiu a geração de manta de lodo, a formação de escoamento laminar, bem como, a facilidade de liberação do lodo retido para recuperação da carga hidráulica disponível / Abstract: The flocculation in fixed granular media arises plenty of interests in its possibility of applying, mainly in the water treatment plants of small size (flow less than 10 L.s-1), due to its efficiency, compactness and low cost. Nevertheless the reduced volume of voids provided by granular media as compared to the synthetic materials, collaborates to the excessive increasing of head loss imposed to the flowing off and consequently the inconvenient of frequent needs of cleaness. Before the need of reduction or even elimination of the such operational considerations, this work suggests comparative studies of the hydraulic flocculation efficiency by fixed granular media in the pilot systems composed by the stones from different granulametries or another one by non woven synthetic fabric (PP) and solid spheres (? 9mm, PS). The tests have been made with coagulated water from ETA Bragança Paulista (SABESP) to superficial applying rates of 50, 75, 100, 150, 180, 200, 250, 300 and 350 m3.m-2.dia-1, where they were determined the working conditions, flocculation time and evolution of head loss. The results have shown that the most elevated porosity presented in the pilot system composed by non woven synthetic fabric and solid spheres collaborated to the increasing of the collision rates among the particles, which allowed the generation of sludge blanket, the formation of laminar flow such as the facility of discharging of retained sludge for recovery of the hydraulic load available / Mestrado / Saneamento e Ambiente / Mestre em Engenharia Civil