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Acoplamento entre processos biológicos e oxidativos avançados para o tratamento de esgoto sanitário: degradação de fármacos e reúso seguro / Coupling between biological and advanced oxidative processes for treating sanitary wastewater: pharmaceuticals degradation and safe reuse

Silva, Thiago Henrique Gomes da 12 May 2017 (has links)
É consenso entre os cientistas que as Estações de Tratamento de Esgoto são as principais formas de entrada de fármacos no ambiente aquático. Isso acontece porque os processos biológicos convencionais utilizados para o tratamento do esgoto sanitário não são eficientes quanto à remoção de muitos desses compostos sintéticos. Neste contexto, o pós-tratamento utilizando um Processo Oxidativo Avançado (POA) pode degradar os compostos pouco biodegradáveis e produzir água para reúso seguro. Portanto, esta Tese estuda o acoplamento entre um processo biológico anaeróbio-aeróbio e compara dois POA, foto-Fenton e Fenton heterogêneo, como alternativas de pós-tratamento. Os experimentos foram feitos utilizando-se esgoto sanitário real como matriz. Sendo assim, na primeira etapa deste trabalho, um método SPE-HPLC-MS/MS foi desenvolvido e validado para a quantificação dos fármacos Ranitidina, Diclofenaco e Sinvastatina naquela matriz complexa. Na segunda etapa, a degradação dos fármacos por processos biológicos foi estudada em reatores operados em batelada e de escoamento contínuo. Desenvolveu-se uma metodologia para a identificação dos produtos de biodegradação e encontrou-se que tais metabólitos são recalcitrantes e possuem potencial poluidor. Observou-se que os fármacos e seus metabólitos causam efeito tóxico crônico sobre a biomassa, pois a produção de metano foi prejudicada quando comparada à da biomassa que não foi exposta a esses compostos. Na terceira etapa, os POA foram estudados em batelada para se determinar as melhores condições de operação que seriam testadas nas etapas seguintes. Encontrou-se, para o processo foto-Fenton, que os fármacos foram completamente degradados quando se utilizavam duas lâmpadas (16 W de potência elétrica total), ferro (III) e peróxido de hidrogênio nas concentrações de 3,0 e 40 mg L−1, respectivamente, e tempo de detenção hidráulica de 10 min. Zeólita natural foi utilizada como suporte na síntese de um catalisador para Fenton heterogêneo. O catalisador foi estável em condições críticas de reação, porém não pôde degradar os compostos cujas dimensões moleculares eram maiores do que os seus poros. Os processos foram acoplados e operados em modo contínuo durante dez dias, período no qual permaneceram estáveis. Os custos foram estimados e verificou-se que, embora o processo Fenton heterogêneo necessite de 1/3 do capital comparado ao foto-Fenton, o processo heterogêneo não é interessante porque o custo operacional é 4 vezes maior e o processo é limitado para a degradação de moléculas pequenas. Já o processo foto-Fenton degradou todos os fármacos e metabólitos com remoção de carbono orgânico dissolvido e produzindo água potencialmente segura para seu reúso ao custo operacional de US$ 0,27 m−3. Portanto, o processo foto-Fenton foi a melhor alternativa de pós-tratamento avaliada nesta Tese. O processo Fenton heterogêneo seria atrativo apenas para a degradação de moléculas pequenas. / Scientists generally agree that Sewage Treatment Plants are the main inputs of pharmaceuticals into the aquatic environment. That happens because the conventional biological processes used for treating sewage are not efficient in removing many of those synthetic compounds. In this context, Advanced Oxidation Processes (AOP), used as post-treatments, can degrade the poorly biodegradable compounds and produce water for safe reuse. Therefore, this Thesis studies the coupling between an anaerobic-aerobic biological process and compares two AOP, photo-Fenton and heterogeneous Fenton, as post-treatment alternatives. The experiments were performed using real sewage as a matrix. Thus, in the first step of this work, an SPE-HPLC-MS/MS method was developed and validated for the quantification of the pharmaceuticals Ranitidine, Diclofenac, and Simvastatin in that complex matrix. In the second step, the pharmaceuticals degradation by biological processes was studied in batch and continuous flow reactors. A methodology was developed for identifying the biodegradation products and these metabolites were found to be recalcitrant and to have polluting potential. It was observed that the pharmaceuticals and their metabolites caused a chronic toxic effect on biomass, as methane production was impaired when compared to the biomass not exposed to these compounds. In the third step, the AOP were studied in batch mode to determine the best operating conditions that would be tested in the following steps. In the photo-Fenton process, the pharmaceuticals were completely degraded when two lamps (16 W total electric power), iron (III), and hydrogen peroxide were used in the concentrations of 3.0 and 40 mg L−1, respectively, with hydraulic detention time of 10 min. Natural zeolite was used as a support for the synthesized catalyst for heterogeneous Fenton. The catalyst was stable under critical reaction conditions, but it was not able to degrade compounds whose molecular dimensions were larger than its pores. The processes were coupled and operated in continuous mode for ten days, during which they remained stable. Considering the involved estimated costs, although the heterogeneous Fenton process requires 1/3 of the capital costs when compared to the photo-Fenton process, the heterogeneous one is not interesting because its operating cost is 4 times higher and it is limited to the degradation of small molecules. On the other hand, the photo-Fenton process degraded all pharmaceuticals and their metabolites, removed dissolved organic carbon, and produced water potentially safe for reuse at the operational cost of US$ 0.27 m−3. Therefore, the photo-Fenton process was the best post-treatment alternative assessed in this Thesis. The heterogeneous Fenton process would be suited only for the degradation of small molecules.
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Prepara??o de filmes polim?ricos biodegrad?veis para a aplica??o em embalagens para cosm?ticos

Dias, Lucas Weber 29 August 2017 (has links)
Submitted by PPG Engenharia e Tecnologia de Materiais (engenharia.pg.materiais@pucrs.br) on 2018-06-25T13:24:34Z No. of bitstreams: 1 Dissserta??o final_Lucas Weber Dias.pdf: 2263503 bytes, checksum: ea9c29b6b538c56ea795610f7bc5a808 (MD5) / Approved for entry into archive by Sheila Dias (sheila.dias@pucrs.br) on 2018-06-29T13:30:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissserta??o final_Lucas Weber Dias.pdf: 2263503 bytes, checksum: ea9c29b6b538c56ea795610f7bc5a808 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-29T13:38:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissserta??o final_Lucas Weber Dias.pdf: 2263503 bytes, checksum: ea9c29b6b538c56ea795610f7bc5a808 (MD5) Previous issue date: 2017-08-29 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES / The main function of the packaging is to protect the cosmetic from the external environment, avoiding undesirable changes in the product that is contained inside, and thus indispensable for its storage and transpotation. However, its disposal improperly generates a large volume of solid waste, which is directly related to the environmental impact. One of the alternatives to minimize this impact is the use of packages made from biodegradable polymeric films based on polyacrylic acid (PLA), poly (lactic acid ? co- glycolic acid) (PLGA) and polycaprolactone (PCL), blends of theses polymers and incorporation of Zeolites 13x. The thermal, mechanical optical, water vapor barrier and degradation time in saline solution of polymeric systems are evaluated for application as cosmetic packaging. The technique used for the preparation of the polymer films was that of Solvent Casting. The polymer films were characterized by the techniques of UV-Vis Spectrophotometry, Differential Scanning Calorimetry (DSC), Thermogravimetric Analysis (TGA), Scsannig Electron Microscopy (SEM), transparency, water vapor permeability, mechanical assay and absorption spectroscopy atomic. The transmittance results showed that the PCL and PLA blends showed greater blockage to the passage of radiation (190 - 1100nm) and water vapor permeability. The incorporation of PLA or PLGA to the pure PCL resulted in material with batter thermal properties, but more rigid and brittle, not modifying the degradation process until 120 days of incubation. The incorporation of 15% Zeolite 13x into the PCL/PLA blends did not significantly modify the properties evaluated. / As embalagens t?m como principal fun??o, proteger o cosm?tico do meio externo, evitando que ocorram altera??es indesej?veis no produto que est? contido no seu interior, sendo assim indispens?vel para o seu armazenamento e transporte. Por?m, o seu descarte de forma inadequada gera um grande volume de res?duos s?lidos, que est? diretamente relacionado com o impacto ambiental. Uma das alternativas para minimizar este impacto ? a utiliza??o de embalagens confeccionadas a partir de pol?meros biodegrad?veis. Desta maneira, o presente trabalho tem como objetivo a prepara??o e caracteriza??o de filmes polim?ricos biodegrad?veis baseados em Poli ? ?cido l?ctico (PLA), Poli (?cido l?ctico ? co- ?cido glic?lico) (PLGA) e Policaprolactona (PCL), blendas destes pol?meros e incorpora??o de Ze?litas 13x. S?o avaliadas as propriedades t?rmicas, mec?nicas, ?pticas, de barreira a vapor de ?gua e o tempo de degrada??o em solu??o salina dos sistemas polim?ricos, visando aplica??o como embalagem para cosm?ticos. A t?cnica utilizada para a prepara??o dos filmes polim?ricos foi a de Solvent Casting. Os filmes polim?ricos foram caracterizados pelas t?cnicas de Espectrofotometria UV-Vis, Calorimetria Explorat?ria Diferencial (DSC), An?lise Termogravim?trica (TGA), Microscopia Eletr?nica de Varredura (MEV-FEG), transpar?ncia, permeabilidade a vapor de ?gua, ensaio mec?nico e Espectroscopia de absor??o at?mica. Os resultados de transmit?ncia mostraram que a blenda de PCL e PLA apresentou maior bloqueio ? passagem de radia??o (190 nm ? 1100 nm) e ? permeabilidade de vapor de ?gua. A incorpora??o de PLA ou PLGA ao PCL puro resultou num material com melhores propriedades t?rmicas, por?m mais r?gido e quebradi?o, n?o modificando o processo de degrada??o at? 120 dias de incuba??o. A incorpora??o de 15% Ze?lita 13x ? blenda de PCL/PLA n?o modificou significativamente as propriedades avaliadas.
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Adsorção de corante reativo Remazol Vermelho RB de solução aquosa usando zeólita de cinzas de carvão e avaliação da toxicidade aguda com Daphnia similis / Adsorption of reactive remazol red RB dye of aqueous solution using zeolite of the coal ash and evaluation of acute toxicity with Daphnia similis

Carina Pitwak Magdalena 17 August 2010 (has links)
No presente estudo, a capacidade da zeólita sintetizada a partir de cinzas de carvão na remoção do corante remazol vermelho RB de solução aquosa foi investigada por meio de processo descontínuo. O equilíbrio foi alcançado após 360 min de tempo de contato. A velocidade de adsorção seguiu o modelo cinético de pseudo-segunda-ordem. Os dados de equilíbrio obtidos se ajustaram à isoterma de adsorção de Langmuir apresentando capacidade de adsorção máxima de 1,20 mg g-1. A eficiência de adsorção estava entre 75 a 91 % no tempo de equilíbrio. Visando obter as melhores condições de remoção do corante, verificou-se a influência dos seguintes parâmetros: concentração inicial do corante, pH da solução aquosa, dose do adsorvente e temperatura. Os parâmetros termodinâmicos foram avaliados indicando que o processo de adsorção do remazol vermelho sobre a zeólita é de natureza espontânea. Experimentos adicionando-se NaCl e Na2SO4 foram realizados com o objetivo de simular as reais condições dos efluentes de banhos de tingimento e avaliar a influência destes compostos quimicos no fenômeno de adsorção. Os dados de equilíbrio de adsorção do remazol vermelho sobre a zeólita foram alcançados em um tempo menor na presença de concentrações crescentes dos sais em solução e houve um aumento na capacidade de adsorção. A eficiência do estudo como tratamento foi avaliada quanto à toxicidade aguda utilizando o microcrustáceo Daphnia similis. / In this study, the capacity of zeolite synthesized from coal ash in the removal of Remazol Red dye aqueous solution was investigated by batch mode operation. The equilibrium was attained after 360 min of contact time. The adsorption rate followed the kinetic model of pseudo-second-order. The equilibrium data obtained fitted to Langmuir adsorption isotherm showing the adsorption capacity of up to 1.20mg g-1. The efficiency of adsorption was between 75 to 91% in the equilibrium time. In order to obtain the best conditions for removal of this dye, the influence of the following parameters was: initial concentration of the dye, pH of the aqueous solution, dose of adsorbent and temperature. The thermodynamic parameters were evaluated showing that the adsorption of Remazol red on the zeolite is of a spontaneous nature. Experiments by adding NaCl and Na2SO4 were carried out to simulate the real conditions of the effluents from the dyeing bath and to evaluate the influence of these chemical compounds in the phenomenon of adsorption. The equilibrium data of adsorption of Remazol red on the zeolite was achieved in a shorter time in the presence of increasing concentrations of salts in solution and an increase in adsorption capacity. The efficiency of the study was evaluated as a treatment for acute toxicity using Daphnia similis microcrustacean.
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Síntese e caracterização de Zeólita pura obtida a partir de cinzas volantes de carvão / Synthesis and characterization of pure zeolite obtained from coal fly ashes

Juliana de Carvalho Izidoro 08 February 2013 (has links)
O uso de carvão mineral como fonte energética tem como consequência a geração de cinzas volantes, que é atualmente um dos resíduos mais gerados no Brasil. A primeira fase deste estudo consistiu em aplicar diferentes cinzas volantes de carvão provenientes de usinas termelétricas brasileiras na síntese de material zeolítico usando tratamento hidrotérmico clássico bem como caracterizar físico-quimicamente os produtos e as matérias primas. O conteúdo dos principais compostos formadores de estruturas de zeólitas, SiO2 e Al2O3, correspondeu acima de 70% para todas as amostras de cinzas. As cinzas apresentaram composição mineralógica similar com a presença de quartzo, mulita, hematita e magnetita. O tipo de zeólita formado por tratamento hidrotérmico variou em geral com a composição química das cinzas precursoras. Zeólitas NaP1 foram possíveis de serem sintetizadas somente usando-se matérias primas com baixo teor de ferro e cálcio. A zeólita X, por sua vez, foi obtida a partir de amostras com elevados teores de alumínio. Os valores de capacidade de troca catiônica (CTC) das zeólitas foram maiores do que os valores encontrados para as cinzas devido à elevada área específica e menor relação SiO2/Al2O3. Na segunda fase do estudo, zeólitas A e X com grau de pureza entre 88 e 100%, respectivamente, foram sintetizadas pelo método de duas etapas com fusão prévia utilizando-se dois tipos de cinzas de carvão brasileiras com diferentes composições químicas e sem tratamento prévio. Não foram utilizadas sementes ou agentes direcionadores de estrutura durante a síntese. Um roteiro geral para a síntese de zeólitas A e X com elevado grau de pureza foi elaborado baseando-se nos estudos relatados na segunda fase deste estudo. Verificou-se por meio dos estudos de composição mineralógica e morfologia que o método de duas etapas com fusão prévia das cinzas é responsável pela síntese de materiais mais puros e uniformes quando comparados aos materiais sintetizados pelo tratamento hidrotérmico clássico. Os valores da relação Si/Al molar calculados para todas as zeólitas com elevado grau de pureza foram próximos aos valores teóricos presentes em literatura e seus valores de CTC representaram um aumento de 1,9 a 3,0 vezes com relação às zeólitas sintetizadas pelo tratamento hidrotérmico clássico. Um estudo da possibilidade de reaproveitamento da solução remanescente de síntese hidrotérmica clássica foi realizado. Os materiais zeolíticos resultantes apresentaram misturas de fases de zeólitas A, X e Sodalita. O projeto de uma planta em escala piloto para a produção de material zeolítico usando cinzas de carvão como matéria prima contendo a descrição do processo e a lista de equipamentos e materiais básicos é também apresentado na tese. Este projeto poderá servir de base para as usinas termelétricas a carvão que desejam agregar valor às cinzas volantes produzidas em grande escala. / The use of coal as an energetic source has as a consequence the fly ash generation, which is currently one of the wastes generated in greater quantities in Brazil. The first step of this study was to apply different coal fly ashes from Brazilian thermal power plants for the synthesis of zeolitic materials using a classic hydrothermal treatment as well as to characterize the physical and chemical properties of the products and the raw materials. The contents of the main compounds which are responsible for the zeolitic structure formation, SiO2 and Al2O3, corresponded above 70 wt.% for all fly ash samples. The ashes presented a similar mineralogical composition with the presence of quartz, mullite, hematite and magnetite. The kind of zeolite formed by the hydrothermal treatment varied depending on the chemical composition of fly ash. NaP1 zeolite was formed only using fly ashes samples with low content of iron and calcium. X zeolites was synthesized using fly ashes with high content of aluminium. Cation exchange capacity (CEC) values for the zeolitic materials were higher than those of fly ash due to their higher specific surface area and lower SiO2/Al2O3 ratio. In the second stage of this study, A and X zeolites with a purity between 88 and 100%, respectively, were synthesized using the two-step method with a fusion step using two kinds of Brazilian coal ashes with different chemical compositions and without pre-treatment. No seeds or structure-directing agents were used in the synthesis. A general route for the synthesis of A and X zeolites with high purity was developed based on the studies reported in the second stage of this study. It has been found through mineralogical composition and morphology studies that the two-step method with a fusion step of the ash is responsible for the synthesis of more pure and uniform materials when compared to materials synthesized by conventional hydrothermal treatment. The Si/Al molar ratios values calculated for all high purity zeolites were close to the theoretical values found in the literature and their CEC values were 1.9 - 3.0 times higher than those of the zeolites synthesized by classic hydrothermal treatment. A study of the reuse of the residue solution in classic hydrothermal synthesis was also performed. The resulting zeolitic materials presented mixtures of A, X and Sodalite zeolites phases. The project design of a pilot-scale plant for the zeolitic material production using coal ash as a raw material containing the description of the process and the list of equipment and basic materials needed is also presented in the thesis. This project can provide a reference for coal-fired power plants which wish to add value to their fly ashes in large scale production.
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Adsorção de corante reativo Remazol Vermelho RB de solução aquosa usando zeólita de cinzas de carvão e avaliação da toxicidade aguda com Daphnia similis / Adsorption of reactive remazol red RB dye of aqueous solution using zeolite of the coal ash and evaluation of acute toxicity with Daphnia similis

Magdalena, Carina Pitwak 17 August 2010 (has links)
No presente estudo, a capacidade da zeólita sintetizada a partir de cinzas de carvão na remoção do corante remazol vermelho RB de solução aquosa foi investigada por meio de processo descontínuo. O equilíbrio foi alcançado após 360 min de tempo de contato. A velocidade de adsorção seguiu o modelo cinético de pseudo-segunda-ordem. Os dados de equilíbrio obtidos se ajustaram à isoterma de adsorção de Langmuir apresentando capacidade de adsorção máxima de 1,20 mg g-1. A eficiência de adsorção estava entre 75 a 91 % no tempo de equilíbrio. Visando obter as melhores condições de remoção do corante, verificou-se a influência dos seguintes parâmetros: concentração inicial do corante, pH da solução aquosa, dose do adsorvente e temperatura. Os parâmetros termodinâmicos foram avaliados indicando que o processo de adsorção do remazol vermelho sobre a zeólita é de natureza espontânea. Experimentos adicionando-se NaCl e Na2SO4 foram realizados com o objetivo de simular as reais condições dos efluentes de banhos de tingimento e avaliar a influência destes compostos quimicos no fenômeno de adsorção. Os dados de equilíbrio de adsorção do remazol vermelho sobre a zeólita foram alcançados em um tempo menor na presença de concentrações crescentes dos sais em solução e houve um aumento na capacidade de adsorção. A eficiência do estudo como tratamento foi avaliada quanto à toxicidade aguda utilizando o microcrustáceo Daphnia similis. / In this study, the capacity of zeolite synthesized from coal ash in the removal of Remazol Red dye aqueous solution was investigated by batch mode operation. The equilibrium was attained after 360 min of contact time. The adsorption rate followed the kinetic model of pseudo-second-order. The equilibrium data obtained fitted to Langmuir adsorption isotherm showing the adsorption capacity of up to 1.20mg g-1. The efficiency of adsorption was between 75 to 91% in the equilibrium time. In order to obtain the best conditions for removal of this dye, the influence of the following parameters was: initial concentration of the dye, pH of the aqueous solution, dose of adsorbent and temperature. The thermodynamic parameters were evaluated showing that the adsorption of Remazol red on the zeolite is of a spontaneous nature. Experiments by adding NaCl and Na2SO4 were carried out to simulate the real conditions of the effluents from the dyeing bath and to evaluate the influence of these chemical compounds in the phenomenon of adsorption. The equilibrium data of adsorption of Remazol red on the zeolite was achieved in a shorter time in the presence of increasing concentrations of salts in solution and an increase in adsorption capacity. The efficiency of the study was evaluated as a treatment for acute toxicity using Daphnia similis microcrustacean.
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Síntese e caracterização de Zeólita pura obtida a partir de cinzas volantes de carvão / Synthesis and characterization of pure zeolite obtained from coal fly ashes

Izidoro, Juliana de Carvalho 08 February 2013 (has links)
O uso de carvão mineral como fonte energética tem como consequência a geração de cinzas volantes, que é atualmente um dos resíduos mais gerados no Brasil. A primeira fase deste estudo consistiu em aplicar diferentes cinzas volantes de carvão provenientes de usinas termelétricas brasileiras na síntese de material zeolítico usando tratamento hidrotérmico clássico bem como caracterizar físico-quimicamente os produtos e as matérias primas. O conteúdo dos principais compostos formadores de estruturas de zeólitas, SiO2 e Al2O3, correspondeu acima de 70% para todas as amostras de cinzas. As cinzas apresentaram composição mineralógica similar com a presença de quartzo, mulita, hematita e magnetita. O tipo de zeólita formado por tratamento hidrotérmico variou em geral com a composição química das cinzas precursoras. Zeólitas NaP1 foram possíveis de serem sintetizadas somente usando-se matérias primas com baixo teor de ferro e cálcio. A zeólita X, por sua vez, foi obtida a partir de amostras com elevados teores de alumínio. Os valores de capacidade de troca catiônica (CTC) das zeólitas foram maiores do que os valores encontrados para as cinzas devido à elevada área específica e menor relação SiO2/Al2O3. Na segunda fase do estudo, zeólitas A e X com grau de pureza entre 88 e 100%, respectivamente, foram sintetizadas pelo método de duas etapas com fusão prévia utilizando-se dois tipos de cinzas de carvão brasileiras com diferentes composições químicas e sem tratamento prévio. Não foram utilizadas sementes ou agentes direcionadores de estrutura durante a síntese. Um roteiro geral para a síntese de zeólitas A e X com elevado grau de pureza foi elaborado baseando-se nos estudos relatados na segunda fase deste estudo. Verificou-se por meio dos estudos de composição mineralógica e morfologia que o método de duas etapas com fusão prévia das cinzas é responsável pela síntese de materiais mais puros e uniformes quando comparados aos materiais sintetizados pelo tratamento hidrotérmico clássico. Os valores da relação Si/Al molar calculados para todas as zeólitas com elevado grau de pureza foram próximos aos valores teóricos presentes em literatura e seus valores de CTC representaram um aumento de 1,9 a 3,0 vezes com relação às zeólitas sintetizadas pelo tratamento hidrotérmico clássico. Um estudo da possibilidade de reaproveitamento da solução remanescente de síntese hidrotérmica clássica foi realizado. Os materiais zeolíticos resultantes apresentaram misturas de fases de zeólitas A, X e Sodalita. O projeto de uma planta em escala piloto para a produção de material zeolítico usando cinzas de carvão como matéria prima contendo a descrição do processo e a lista de equipamentos e materiais básicos é também apresentado na tese. Este projeto poderá servir de base para as usinas termelétricas a carvão que desejam agregar valor às cinzas volantes produzidas em grande escala. / The use of coal as an energetic source has as a consequence the fly ash generation, which is currently one of the wastes generated in greater quantities in Brazil. The first step of this study was to apply different coal fly ashes from Brazilian thermal power plants for the synthesis of zeolitic materials using a classic hydrothermal treatment as well as to characterize the physical and chemical properties of the products and the raw materials. The contents of the main compounds which are responsible for the zeolitic structure formation, SiO2 and Al2O3, corresponded above 70 wt.% for all fly ash samples. The ashes presented a similar mineralogical composition with the presence of quartz, mullite, hematite and magnetite. The kind of zeolite formed by the hydrothermal treatment varied depending on the chemical composition of fly ash. NaP1 zeolite was formed only using fly ashes samples with low content of iron and calcium. X zeolites was synthesized using fly ashes with high content of aluminium. Cation exchange capacity (CEC) values for the zeolitic materials were higher than those of fly ash due to their higher specific surface area and lower SiO2/Al2O3 ratio. In the second stage of this study, A and X zeolites with a purity between 88 and 100%, respectively, were synthesized using the two-step method with a fusion step using two kinds of Brazilian coal ashes with different chemical compositions and without pre-treatment. No seeds or structure-directing agents were used in the synthesis. A general route for the synthesis of A and X zeolites with high purity was developed based on the studies reported in the second stage of this study. It has been found through mineralogical composition and morphology studies that the two-step method with a fusion step of the ash is responsible for the synthesis of more pure and uniform materials when compared to materials synthesized by conventional hydrothermal treatment. The Si/Al molar ratios values calculated for all high purity zeolites were close to the theoretical values found in the literature and their CEC values were 1.9 - 3.0 times higher than those of the zeolites synthesized by classic hydrothermal treatment. A study of the reuse of the residue solution in classic hydrothermal synthesis was also performed. The resulting zeolitic materials presented mixtures of A, X and Sodalite zeolites phases. The project design of a pilot-scale plant for the zeolitic material production using coal ash as a raw material containing the description of the process and the list of equipment and basic materials needed is also presented in the thesis. This project can provide a reference for coal-fired power plants which wish to add value to their fly ashes in large scale production.
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Remoção de ovos de helmintos de esgotos secundários, por meio de filtros rápidos de areia, carvão antracitoso e zeólito para reúso agrícola e urbano não potável. / Removal of helminth eggs in sewage side, through rapid sand filters, anthracite coal and zeolite for agricultural reuse and urban non-potable.

Gobbi, Sidinei Antonio 22 February 2010 (has links)
A presença de ovos de helmintos é um dos principais problemas do reúso de esgotos tratados na irrigação agrícola e no reúso urbano não potável. Isso porque pode haver contaminação dos trabalhadores que manipulam a água de reúso e da população consumidora. Os ovos de helmintos não são removidos com eficiência por meio de operações e processos unitários convencionais. Esses processos não possibilitam a remoção de ovos de helmintos a níveis estabelecidos pelas diretrizes da Organização Mundial da Saúde (OMS) para o reúso. Avaliar a filtração até a gravidade, como unidade complementar de tratamento, para a remoção de ovos de helmintos é o objetivo desta pesquisa. Como os efluentes de estações de tratamento de esgotos locais apresentam concentrações muito variáveis de ovos de helmintos, foi utilizada uma solução sintética de ovos padronizados Ascaris suum. A solução sintética preparada com o uso dos ovos padronizados foi usada na determinação dos parâmetros de operação do processo de filtração. Após esses ensaios, foram realizados testes em escala piloto com esgoto tratado, objetivando o estudo da influência da matéria orgânica, dos sólidos e de outros interferentes do processo. Os experimentos com solução sintética foram desenvolvidos nos laboratórios do Centro Internacional de Referência em Reúso de Água (CIRRA), da Escola Politécnica da USP. As experiências com esgoto tratado foram realizadas na ETE do ABC, da SABESP. Os resultados mostraram que as três colunas de filtração foram muito eficientes na remoção dos ovos de helmintos, produzindo um efluente com concentração final inferior a 1 ovo/l. Além disso, a filtração possibilitou a remoção de sólidos suspensos totais, turbidez, cor e material orgânico particulado, resultando em um efluente com grande potencial para ser reusado na irrigação agrícola, bem como no reúso urbano não potável. / Helminth eggs are one of the major problems regarding the reuse of treated sewage in agriculture and non-potable urban irrigation since both workers who handle the effluent and the consumer population might become contaminated. Helminth eggs are not efficiently removed by conventional unit operations and processes, which do not allow the removal of helminth eggs at levels established by the World Health Organization guidelines. The objective of this research is to assess the gravity filtration as an additional unit of treatment for the removal of helminth eggs. Since local effluent sewage treatment stations have highly variable concentrations of helminth eggs, a synthetic solution of standardized Ascaris suum was used. The synthetic solution prepared with standardized eggs was used to determine the operating parameters of the filtration process. Following the trials, pilot scale tests with treated sewage were conducted aimed at evaluating the influence of organic materials, solids, among other materials which might interfere in the process. Experiments with synthetic solution were performed in the laboratory of the International Center of Water Reuse - CIRRA, at the Polytechnic School of the University of São Paulo. Experiments with treated sewage were performed at ETE - ABC, SABESP. The results showed that the three filtration columns were very efficient in removing helminth eggs, which resulted in an effluent with a final concentration of < 1 egg/L. In addition, the filtration allowed the removal of total suspended solids, turbidity, color, and particulate organic material, resulting in an effluent with great potential to be reused in irrigation as well as in non-potable urban reuse.
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Atomistic simulations of zeolite surfaces and the zeolite-water interfaces : towards an understanding of zeolite growth

Gren, Wojciech January 2010 (has links)
No description available.
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Zeolites fit for a crown

Nearchou, Antony January 2019 (has links)
No description available.
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Simulation of the diffusion of endocrine disrupting compounds in silicalite by molecular dynamics

Gabry, Thomas Jacques Andre 26 April 2012 (has links)
In this thesis we investigated the separation of two endocrine disrupting chemicals (EDC), bisphenol-A (BPA) and nonylphenol (NP) from water over the defect free silicalite zeolite. Two force-fields were investigated, the OPLS-AA force-field which is an all-atom one, and the OPLS-UA force-field which is a united atom one. In order to be able to simulate BPA, we simulated and studied the diffusion of different molecules in silicalite. We compared two famous bulk water models, the non-rigid TIP3P modified for CHARMM model and the rigid SPC model, to literature and simulated the diffusion of these water molecules at temperatures from 300K to 600K. We found that these models coupled with our parameters for silicalite compared poorly with literature except for values calculated by Yazaydin et al. The mean-square displacements (MSDs) were more important in the x-direction (sinusoidal channel) than in the expected y-direction (straight channels) for both models resulting in small self-diffusion coefficient values. Results tended to improve as temperature increased. We believe that the high number of hydrogen bonds, implying the presence of clusters of water molecules, is responsible for the poor self-diffusion coefficient. The charges chosen to describe our silicalite zeolite, +2.05, may also be a reason of our small self-diffusion coefficient. We then investigated the self-diffusion of aromatic molecules at 300 and 400K. Benzene, phenol and toluene were studied. We found self-diffusion coefficients for benzene that did not compare well to experiments but that was close to simulation work done by Rungsirisakun et al. Our diffusion coefficients for benzene were several orders of magnitude bigger than the experimental values found in literature for both force-fields. The diffusion patterns for both phenol and toluene did not allow us to calculate self-diffusion coefficients for both investigated force-fields. We believe that the jumps in the MSDs of these molecules are due to the rotation that they undergo in the nanopores. Phenol anchors to the framework by hydrogen-bonds between the hydrogen of its alcohol group and the oxygen of the framework. The diffusion seems to happen when the alcohol group is in a line with one channel. The same diffusion phenomenon was seen for toluene molecule but was related to the methyl group attached to its benzene ring. When this group is in front of a channel, the energetic barrier is reduced and the molecule can diffuse through it. Finally bigger molecules were simulated and studied. Neopentane seemed to have a very low self-diffusion coefficient in silicalite if it could move at all. We report values of self-diffusion of 1.3 10-14 m2.s-1 at both 300K and 400K. This value seems a little high compared to benzene experimental self-diffusion coefficient values that are in the same order of magnitude at both temperatures. The linear nonylphenol molecule that we simulated seemed to diffuse through silicalite with patterns that were close to the one seen for phenol. The hydrogen bonding between its alcohol group and the framework slows down its diffusion in silicalite. With the same reasoning as for phenol we decided not to calculate diffusion coefficient for NP. The last molecule investigated was bisphenol-A (BPA). We found that BPA almost did not diffuse through silicalite. The size of the molecule can explain why it did not diffuse, but we believe that the angle between the two phenol groups should be able to bend enough for it to diffuse, slowly, through silicalite. Our conclusion is that the two phenol groups at both ends of the molecules are the most important factor in its very slow diffusion. Hydrogen bonding is taking place at both ends making it very hard for the molecule to move in the framework. We decided to generate self-diffusion coefficients for this molecule because the diffusion process did not have jumps. We found self-diffusion coefficient that are 3.10-15 m2.s-1 and 15. 10-15 m2.s-1 at 300 and 400K respectively for the OPLS-AA force-field, and 11.6.10-15 m2.s-1 and 6.68.10-15 m2.s-1 at 300 and 400K respectively for the OPLS-UA force-field. The last result was unexpected as we thought that the self-diffusion coefficient was going to increase with temperature. We believe that running much longer simulations for every molecule that we studied should give more reasonable and reliable results as the self-diffusion coefficients values are very small.

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