Search

Submitted by Marilene Donadel (marilene.donadel@unioeste.br) on 2021-05-27T19:30:05Z No. of bitstreams: 1 Liliane_Hellmann_2020.pdf: 3383544 bytes, checksum: 033492cd4e25b94a62b1a69cb4969f7d (MD5) Made available in DSpace on 2021-05-27T19:30:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Liliane_Hellmann_2020.pdf: 3383544 bytes, checksum: 033492cd4e25b94a62b1a69cb4969f7d (MD5) Previous issue date: 2020-11-27 The monitoring of physical-chemical parameters such as the concentration of metals in sediment and surface water used for human supply is essential due to their potential toxic and bio cumulative effects. In this sense, this research sought to analyze the physical-chemical parameters and trace elements in the water and sediment, as well as to identify potential sources of contamination, using multivariate statistics on the Marrecas River, located in the city of Francisco Beltrão, PR, Brazil. The technique of X-ray fluorescence by total reflection (TXRF) was used to identify the trace elements and to quantify their concentrations in nine different sampling points distributed from the source to the mouth of the river, over a monitoring period of 12 months. Fifteen chemical elements were identified and quantified in the water and sediment samples. Through the multivariate statistical analysis, the most significant parameters and possible polluting sources were defined. Principal component analysis (PCA), the correlation between parameters by Spearman's correlation, and the similarity between the sampling points were used in the study using cluster analysis (Cluster). Water contamination was further evaluated using the heavy metal pollution index (HPI) and heavy metal assessment index (HEI). The results showed that the physical-chemical parameters of pH and BOD5 are not in compliance with the maximum permissible limits stipulated by Brazilian legislation. Based on the PCA and Spearman's correlation, there is strong evidence of contamination in water as well as in sediment, formed naturally by the elements of Ti, V, Mn, Fe, and of an anthropogenic origin, with a spatial tendency composed by the elements Ca, Ni, Cu, and Zn. The HPI, HEI, and the spatial distribution patterns of the pollution sources show poor water quality. These results highlight serious indication of contamination by both natural and anthropogenic causes and show a necessary concern in relation to the health of the population directly affected, as well as the need to implement public policies and actions to raise public awareness to improve quality and to strengthen the environmental preservation of this fundamental water resource. O monitoramento de parâmetros físico-químicos como a concentração de metais no sedimento e em águas superficiais utilizadas para abastecimento humano, é essencial devido aos seus potenciais efeitos tóxicos e biocumulativos. Neste sentido, a presente pesquisa buscou analisar os parâmetros físico-químicos e os elementos traço na água e no sedimento, bem como identificar as potenciais fontes de contaminação, por meio de estatística multivariada, no Rio Marrecas, localizado no município de Francisco Beltrão/PR/Brasil. A técnica de fluorescência de raio-X por reflexão total (TXRF) foi utilizada para identificar os elementos traço e quantificar suas concentrações, em nove diferentes pontos de amostragem, distribuídos da nascente até a foz do rio, por um período de monitoramento de 12 meses. Foram identificados e quantificados 15 elementos químicos nas amostras de água e sedimento. Por meio de análises estatísticas multivariadas, definiu-se os parâmetros mais significativos e possíveis fontes poluidoras. Foram empregadas no estudo a análise dos componentes principais (ACP), a correlação entre os parâmetros pela correlação de Spearman e a similaridade entre os pontos de amostragem aplicando a análise de agrupamento (Cluster), complementarmente, avaliou-se a contaminação da água por meio do índice de poluição por metais pesados (HPI) e índice de avaliação de metais pesados (HEI). Os resultados demonstraram que os parâmetros físico-químicos de pH e DBO5 estão em desconformidade com os limites máximos permissíveis estipulados pela legislação brasileira. Com base na ACP e correlação de Spearman, verificam-se fortes evidências de contaminação, na água e no sedimento, de forma natural composta pelos elementos de Ti, V, Mn e Fe e de origem antropogênica, com tendência espacial, composta pelos elementos Ca, Ni, Cu e Zn. O HPI, HEI e os padrões de distribuição espacial das fontes de poluição evidenciam a má qualidade da água. Esses resultados destacam sérios indícios de contaminação tanto por causas naturais quanto antropogênicas, e evidenciam uma necessária preocupação em relação à saúde da população diretamente afetada, bem como, a necessidade de implementação de políticas públicas e ações de sensibilização da população com o objetivo de melhorar a qualidade e fortalecer a preservação ambiental deste recurso hídrico tão fundamental.

Submitted by Rafael Pinheiro de Almeida (rafael.almeida@uffs.edu.br) on 2019-08-14T13:36:42Z No. of bitstreams: 1 BUENO.pdf: 1862565 bytes, checksum: 8a2c12e1daa8077b58ecb0fe7582b8ab (MD5) Approved for entry into archive by Franciele Scaglioni da Cruz (franciele.cruz@uffs.edu.br) on 2019-08-15T17:58:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 BUENO.pdf: 1862565 bytes, checksum: 8a2c12e1daa8077b58ecb0fe7582b8ab (MD5) Made available in DSpace on 2019-08-15T17:58:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BUENO.pdf: 1862565 bytes, checksum: 8a2c12e1daa8077b58ecb0fe7582b8ab (MD5) Previous issue date: 2019-02-18 Poluentes emergentes são compostos provenientes principalmente da indústria que vêm sendo detectados no meio ambiente e podem acarretar em efeitos adversos para a saúde dos seres vivos e meio ambiente. Dentre estes compostos, destacamse os fármacos, por sua larga utilização, estrutura molecular complexa e baixa biodegradabilidade, dificultando o seu tratamento por meio de processos convencionais. Neste contexto, este trabalho investigou a degradação do antibiótico Ciprofloxacina (CIP) pelo processo avançado de Peroxidação Eletroquímica (PE). Para isso, foram utilizadas diferentes condições em uma célula eletroquímica (CE) composta por eletrodos de aço inoxidável 304 (AI 304) e injeção de O2, sendo investigados os parâmetros operacionais: concentração de H2O2 (25 - 1000 mg L–1), densidade de corrente elétrica (DCE) (19,71 - 164,26 A m–2), concentração de Fe2+ (0,5 e 2,0 mg L-1), pH inicial (2,5 – 9,0) e tempos de eletrólise (5 – 90min). As variáveis resposta obtidas pela aplicação do processo foram o carbono orgânico total (COT) e CIP (mg L-1), bem como o monitoramento das variáveis controle de pH da solução e residual de H2O2. A condição ótima do processo de PE obteve uma remoção de COT (43%) e de CIP (88%) em 30 minutos de eletrólise quando utilizada as seguintes condições experimentais: concentração de H2O2 (100 mg L–1), DCE (32,85 A m–2) e pH inicial 3,0. A partir das melhores condições experimentais foi avaliada a presença de íons metálicos na solução, provenientes da dissolução dos eletrodos e também foram realizados bioensaios com Lactuca sativa, a fim de investigar os efeitos tóxicos causados pela solução tratada e não tratada de CIP, em termos de concentração letal mediana (CL50), germinação absoluta (GA) e índice de germinação (IG). Os subprodutos intermediários foram identificados utilizando cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas (CG-EM) e contribuíram na investigação relacionada ao surgimento de compostos no decorrer do processo e aos possíves efeitos tóxicos causados pela oxidação da molécula de CIP. Baixos níveis de toxicidade foram observados para tempos de eletrólise inferiores a 45 minutos. Os subprodutos intermediários e uma menor dissolução do material dos eletrodos, em menores tempos de eletrólise, pode estar relacionado com os baixos níveis de toxicidade, demonstrando que o processo de PE se tornou mais eficiente e ambientalmente seguro quando aplicado em condições ótimas de até 30 minutos de eletrólise. Assim, o processo de PE foi eficiente na degradação de moléculas como a CIP, podendo ser utilizado como um tratamento complementar e auxiliar na diminuição dos efeitos adversos causados pelo descarte inadequado de fármacos no meio ambiente. Emerging contaminants are compounds, coming mainly form the industry, that have been detected in the environment and can cause adverse effects in the heath of living beings and the environment. Among these compounds, pharmaceuticals can be highlighted, due to its wide use, complex molecular structure and low biodegradability, hindering their treatment by conventional processes. Within this context, this research investigated the degradation of the antibiotic Ciprofloxacin (CIP) by the advanced process Electrochemical Peroxidation (EP). For that, different conditions were applied in an electrochemical cell (EC) composed of 304 stainless steel electrodes (AI 304) and O2 injection, being investigated the operational parameters: H2O2 concentration (25 - 1000 mg L-1), electric current density (ECD) (19,71 – 164,26 A m-2), Fe2+ concentration (0,5 and 2,0 mg L-1), initial pH (2,5 – 9,0) and electrolysis times (5 – 90 min). The response variables obtained by the application of the process were total organic carbon (TOC) and CIP (mg L-1), as well as the monitoring of the control variables solution pH and residual H2O2. The optimal condition of the EP process attained removal of TOC (43%) and CIP (88%) in 30 minutes of electrolysis when the following experimental conditions were applied: H2O2 concentration (100 mg L-1), ECD (32,85 A m -2) and initial pH 3,0. With the best experimental conditions, the presence of metal ions coming from the dissolution of the electrodes was assessed and bioassays with Lactuca sativa were performed in order to investigate the toxic effects of the treated and untreated CIP solutions, in terms of median lethal concentration (LC50), absolute germination (AG) and germination index (GI). The byproducts were identified using gas chromatography coupled to mass spectrometry (CG-MS) and contributed in the assessment of the relation of the emergence of compounds during the process with the possible toxic effects caused by the oxidation of the CIP molecule. Low levels of toxicity were observed in electrolysis times lower than 45 minutes. The byproducts and a lower dissolution of the electrodes material in lower electrolysis times may be related to the low toxicity levels, demonstrating that the EP process became more efficient and environmentally safe when applied in optimal conditions up to 30 minutes electrolysis time. Thus, the EP process was efficient in the degradation of the CIP molecules, and could be used as a complementary treatment, contributing in the reduction of the adverse effects caused by the inappropriate discharge of pharmaceutical in the environment.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Este estudo teve por objetivo aplicar a técnica de eletrocoagulação no tratamento da água residuária do processo de purificação do biodiesel. Foi feita análise da influência individual e combinada dos parâmetros inertes (densidade de corrente e tempo de eletrólise). Como variáveis de resposta do processo de EC foram consideradas os parâmetros cor, turbidez, DQO, TOG e Al residual, cujas máximas remoções serão consideradas como critério de condição ótima do processo EC. Na primeira etapa do estudo aplicou-se um DCCR para a obtenção do modelo ou superfície de resposta, aplicando a técnica de EC ao efluente de biodiesel em um reator batelada de bancada, que comportou um par de eletrodos de alumínio, alimentados por uma fonte de corrente contínua. O tratamento eletroquímico se mostrou muito eficiente para variáveis respostas na faixa de valores estudada para os fatores densidade de corrente e tempo de reação, alcançando remoção de até 52%, 90%, 99% e 98% para as variáveis DQO, TOG, turbidez e cor, respectivamente, aplicando 27,93 mA.cm-2 durante 64’49’’. Contudo, não foi possível ajustar um modelo preditivo para essas variáveis. Para a segunda etapa, utilizou-se as condições que obtiveram melhores rendimentos de remoção das variáveis respostas, considerando a mínima geração de alumínio residual após a eletrólise. Fixou-se o tempo de tratamento em 5 minutos e densidade de corrente de 4 mA.cm- 2, e substituiu-se a fonte de alimentação por um sistema fotovoltaico sem o uso de baterias, aplicando a corrente contínua ao tratamento de efluente pela eletrocoagulação para avaliação da eficiência energética envolvida no processo de tratamento. O uso da energia fornecida diretamente pelo painel fotovoltaico foi eficaz na remoção de impurezas do efluente, alcançando remoção de até 44%, 90%, 90% e 80% para as variáveis DQO, TOG, turbidez e cor, respectivamente. Constatou-se que a quantidade de energia fornecida pelo painel, poderá ser aplicada a um volume maior e até mesmo em fluxo contínuo de incidência solar ou menor incidência (dias parcialmente nublados), pois ainda assim seria suficiente para manter o sistema de tratamento. This study aimed to apply the electrocoagulation technique in the treatment of wastewater from the biodiesel purification process. The individual and combined influence of the inert parameters (current density and electrolysis time) were analyzed. As response variables of the EC process, the parameters color, turbidity, COD, TOG and residual Al were considered, whose maximum removals will be considered as criterion of optimal condition of the EC process. In the first stage of the study a DCCR was applied to obtain the model or response surface, applying the EC technique to the biodiesel effluent in a batch bench reactor, which included a pair of aluminum electrodes, fed by a source of direct current. The electrochemical treatment proved to be very efficient for variable responses in the range of values studied for current density and reaction time factors, reaching removal of up to 52%, 90%, 99% and 98% for COD, TOG, turbidity and respectively, applying 27.93 mA.cm- 2 for 64'49 ". However, it was not possible to fit a predictive model for these variables. For the second step, the conditions that obtained the best removal efficiency of the response variables were used, considering the minimum generation of residual aluminum after the electrolysis. The treatment time was set to 5 minutes and current density of 4 mA.cm-2 was adjusted, and the power supply was replaced by a non-battery photovoltaic system, applying the direct current to the effluent treatment by electrocoagulation to evaluate the energy efficiency involved in the treatment process. The use of the energy supplied directly by the photovoltaic panel was effective in the removal of impurities from the effluent, reaching removal of up to 44%, 90%, 90% and 80% for COD, TOG, turbidity and color, respectively. It was verified that the amount of energy supplied by the panel could be applied to a larger volume and even in a continuous flow of effluent, either on days with higher solar incidence or lower incidence (partly cloudy days), it would still be sufficient for maintain the treatment system.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ariadine R C de Souza.pdf: 3448582 bytes, checksum: c9a134accab4a823b60c11ba4b8a1727 (MD5) Previous issue date: 2016-02-23 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior This research project aimed the evaluation of the antibiotic ciprofloxacin hydrochloride (CIP (HCl)) removal in solution, by applying an electrocoagulation (EC) process. The CIP (HCl) solution was prepared with an initial concentration of 25 mg L-1 CIP (HCl) in distilled water. The experiments were conducted in an EC reactor in laboratory scale, consisting of aluminum electrodes. In order to get the best reactor operating parameters, regarding its variables (initial pH, current intensity and time of electrolysis), a response surface methodology was applied based on a complete experimental design (CED) 3³. The CIP (HCl) concentration was monitored by high-performance liquid chromatography (HPLC), and the mineralization was accompanied based on the reduction of total organic carbon (TOC). To obtain the operating conditions considered ideal for the operation of the EC reactor, a predicted second-order model was adjusted to the experimental responses and then validated by ANOVA. The influence of each reactor operating parameter was individually investigated, in a wider range than the one studied in the CED. Thus, the optimal values for each operating parameters were initial pH at 9.0 and current intensity of 0.8 A. From these responses, a kinetic analysis of the EC process was performed, reaching a rapid reduction of CIP (HCl) in the first minutes of electrolysis, stabilizing at 99% in times greater than 40 minutes. The toxicity of the treated solution was measured by applying ecotoxicity and phytotoxicity bioassays, taking as bioindicators Artemia salina and Lactuca sativa, respectively. The toxicity test using Artemia salina was susceptible to the type of remaining toxic compounds formed after the CIP (HCl) solution treatment of short duration. Furthermore, the remaining toxicity after 75 min of EC became nearly harmless to this bioindicator. On the other hand, the bioindicator Lactuca sativa was not susceptible to the action of these compounds at any treatment time. Due to the possible presence of the organic compound CIP (HCl) at a low concentration in the solutions treated by high electrolysis time, an antimicrobial activity analysis using the microorganisms S. aureus and E. coli was applied. The antimicrobial activity of the solution over 40 min electrolysis treatments was almost null or absent. In order to identify the CIP (HCl) in the sludge generated during the process, an X-ray diffraction (XRD) analysis was applied. CIP (HCl) was not identified in the residual sludge or the treated solution, indicating degradation of the compound during the treatment, possibly by electro-oxidation reactions. Therefore, the electrocoagulation provided the degradation of CIP (HCl) pollutant maintaining the treated solution free of toxicity and adverse biological effects to aquatic biota enabling their disposal in the environment, if the ideal operational conditions are maintained (initial pH 9.0, current density 0.8 A and electrolysis time of 75 min). Este projeto de investigação visa avaliar a remoção do antibiótico cloridrato de ciprofloxacina (CIP(HCl)) em solução, por meio de um processo de eletrocoagulação (EC). A solução de CIP(HCl) foi preparada com concentração inicial de 25 mg L-1 de CIP(HCl) em água destilada. Os experimentos foram realizados em um reator de EC, em escala laboratorial, constituído por eletrodos de alumínio. A fim de obter os melhores parâmetros de operação do reator em relação as suas variáveis (pH inicial, intensidade de corrente e tempo de eletrólise), uma metodologia de superfície de resposta foi aplicada baseada em um planejamento experimental completo (PEC) 3³. A concentração de CIP(HCl) foi monitorada por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) e sua mineralização foi baseada na redução do carbono orgânico total (COT). Para obtenção das condições operacionais consideradas ideais para o funcionamento do reator de EC, um modelo previsto de segunda ordem foi ajustado às respostas experimentais e em seguida validado pela ANOVA. A influência de cada parâmetro de funcionamento do reator foi investigada individualmente em uma faixa de estudo mais ampla do que a avaliada PEC. Desta maneira, os valores considerados ideais para cada parâmetro operacional foram: pH inicial 9,0 e intensidade de corrente 0,8 A. A partir destas respostas, foi realizada uma análise cinética do processo de EC, onde se atingiu uma rápida redução de CIP(HCl) nos primeiros minutos de eletrólise, se estabilizando em 99% em tempos superiores a 40 min. A toxicidade da solução tratada foi avaliada aplicando bioensaios de ecotoxicidade e de fitotoxicidade, tomando como bioindicadores a Artemia salina e a Lactuca sativa, respectivamente. O teste de toxicidade utilizando a Artemia salina foi susceptível aos compostos tóxicos remanescentes formados após o tratamento da solução de CIP(HCl) de curta duração. Além disso, a toxicidade após 75 min de EC se tornou quase inócua a este bioindicador. Por outro lado, o bioindicador Lactuca sativa não foi susceptível à ação dos compostos tóxicos remanescentes a qualquer tempo de tratamento. Devido a possível presença do composto orgânico CIP(HCl) em baixas concentrações, nas soluções tratadas por elevados tempos de eletrólise, aplicou-se a análise de atividade antimicrobiana utilizando os micro-organismos S. aureus e E. coli. A atividade antimicrobiana da solução com tratamentos acima de 40 min de eletrólise foi ausente. Visando a identificação da CIP(HCl) no lodo gerado durante o processo, análises de difração de raio-X (DRX) foram realizadas. Não se identificou CIP(HCl) no lodo residual nem na solução tratada, indicando a degradação do composto durante o tratamento, possivelmente por reações de eletroxidação. Portanto, o processo de EC proporcionou a degradação do poluente CIP(HCl), mantendo a solução tratada isenta de toxicidade e de efeitos biológicos adversos à biota aquática possibilitando seu descarte no meio ambiente, se mantidas as condições operacionais ideais para o funcionamento do reator (pH inicial 9,0, intensidade de corrente 0,8 A e tempo de eletrólise de 75 min).

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Aline Roberta de Pauli.pdf: 2301101 bytes, checksum: 8af3bc68b4e97fd013ba37cc5e0792bd (MD5) Previous issue date: 2014-02-26 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Freshwater is a naturally scarce resource because there are few sources of that water-type around the world. Moreover, pollution and uncontrolled use of water resources are increasing this shortage. In particular, groundwater is a major source of freshwater for human use in the city of Toledo PR, where the quality of groundwater is often not assessed and checked for its potability recommended standards. This study aims to monitor and assess the quality of groundwater used for human consumption in the rural municipality of Toledo - PR. Groundwaters of ten deep wells were monthly sampled during a year (November/2012 to October/2013) in this regard. Elemental content measurements were performed by using the both highly-sensitivity techniques of Total reflection X-ray Fluorescence (TXRF) and Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry (ICP-OES). The mean values of physico-chemical parameters and elemental content of the groundwater were statistical correlated and compared with the current Brazilian environmental legislation. A cluster analysis was made as well in order to assess the similarity of the water composition among the set of the sampled groundwaters of studied wells. In addition, a canonical correspondence analysis was also applied to assess the possible relationship based on the characteristics of wells, such as depth, age of the plumbing and distance from the septic tank and water quality. A water balance was performed, verifying surplus and water deficiency at the study site. According to the results, all the assessed wells showed some disagreement regarding the maximum allowable values for the parameters analyzed by Ordinance No. 2914 of the Ministry of Health (BRAZIL, 2011) for drinking water, requiring this water to be treated so that it can be consumed without risk to health. Using a cluster analysis, it was found that some of the closest wells were also geographically more similar in their chemical composition and it is likely that the chemical characteristics of the well waters are related to the rock in which the aquifer is inserted. The canonical correspondence analysis showed little influence on the characteristics of well water quality. Using a water balance, it was observed that there is surplus water in almost all months studied, indicating that there may be aquifer recharge, which influences the quality of groundwater. A água doce vem se tornando um recurso naturalmente escasso devido a existência de poucas fontes provenientes dessa água no mundo, além disso, há aumento dessa escassez em consequência da poluição e do uso desordenado dos recursos hídricos . A água subterrânea é umas das principais fontes de água doce, e no município de Toledo PR a qualidade dessa água não é frequentemente aferida e verificada quanto a isenção de contaminantes naturais ou antropogênicos que lhe garantam a condição de uso humano. O presente trabalho tem por objetivo monitorar e avaliar a qualidade da água subterrânea utilizada para consumo humano na área rural do munícipio de Toledo PR. Para isto, foram amostrados mensalmente 3 L de águas subterrâneas obtidos de dez poços tubulares distribuídos aleatoriamente na zona rural do munícipio de Toledo - PR. Foram determinados mensalmente os parâmetros físico-químicos e o conteúdo elementar da água subterrânea durante o período de um ano, sendo posteriormente avaliadas quanto ao atendimento às exigências das normas ambientais para a água de consumo humano. Quanto à análise do conteúdo elementar, duas técnicas espectrométricas, uma de emissão óptica por indução de plasma (ICP-OES) e a outra de fluorescência de raios X por reflexão total (TXRF) foram utilizadas. O conjunto de dados físico-químicos e de composição elementar foi tratado estatisticamente de modo a avaliar a similaridade na característica da água entre os poços, aplicando uma análise de agrupamento (clusters), e quanto a comparação dos dados físico-geográficos do poço (profundidade, antiguidade e distâncias às fossas sépticas) por meio de uma análise de correspondência canônica. Em complementação a tais análises, realizou-se um balanço hídrico para verificar excedentes e deficientes hídricos no local de estudo. De acordo com os resultados obtidos, todos os poços avaliados apresentaram alguma desconformidade em relação aos valores máximos permitidos para os parâmetros analisados pela Portaria nº 2.914 do Ministério da Saúde (BRASIL, 2011) para água de consumo humano, sendo necessário o tratamento da água para que esta possa ser consumida sem riscos a saúde. Pela análise de agrupamento, verificou-se que alguns dos poços mais próximos geograficamente foram também mais similares em sua composição química, sendo provável que as características químicas das águas dos poços sejam provenientes da rocha em que parte do aquífero Serra Geral está inserido. A análise de correspondência canônica demonstrou que há pouca influência da profundidade e antiguidade dos poços e distâncias às fossas sépticas sobre a qualidade da água. Pelo balanço hídrico pode-se observar que há excedente hídrico em quase todos os meses estudados, podendo haver recarga do aquífero Serra Geral, o que poderia influenciar a entrada de poluentes superficiais para dentro do aquífero, por percolação, o que levaria a uma possível alteração na qualidade da água subterrânea.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silvia P Dias de Oliveira.pdf: 1230611 bytes, checksum: a3c50b4c24862ccdb82c63279b67c320 (MD5) Previous issue date: 2013-02-21 Fundação Araucária In this work, removal of Reactive Blue 5G dye using a commercial Dowex Optipore SD-2 adsorbent was investigated regarding variations on pH (1-12), temperature (20-50oC) and shaking (90-200 rpm) values in order to establish best adsorption conditions. The point of zero charge (pcz) was determined varying solution pH from 2 to 12 and defining the pH range where the adsorbent surface is electrically neutral. Batch kinetic experiments at pH 2 consisting on a mixture of 5 mg adsorbent and 50 mL dye solution (150 mgL-1) were performed considering four temperatures (20, 30, 40 and 50°C), under 120 rpm shaking. Regarding temperature of 30°C and shaking of 120 rpm as suitable to improve the removal of Dowex Optipore SD-2 adsorbent, batch equilibrium adsorption experiments were carried out at pH values ranging from 1 to 12 and considering dye solutions with concentration varying from 5 to 300 mg L-1. From pcz results, pH values between 4 and 10 have evidenced electrically neutral behavior on adsorbent surface. Adsorption kinetic data were interpreted according to film diffusion, superficial adsorption and pores diffusion kinetic models. Six isotherm models such as Langmuir, Freundlich and Temkin were used to describe the equilibrium data, being the Langmuir isotherm fitted better to the data with a maximum adsorption capacity (qmax) of 315 mg L-1. Performing a comparison with other adsorbents, such as orange peel, macrophyte Egeria Densa, eggshell and activated charcoal reported in literature for reactive dye removal, the Dowex Optipore SD-2 adsorbent exhibits greater adsorption capacity than the other ones, being more effective for reactive dye removal, but with a slow kinetic response. O objetivo principal deste trabalho foi estudar a remoção do corante Azul Reativo 5G utilizando o adsorvente comercial Dowex Optipore SD-2. Foram realizados testes preliminares em sistema fechado e batelada variando o pH de 1 a 12, a temperatura de 20 a 50°C e a velocidade de agitação de 90 a 200 rpm. O ponto de carga zero (pHpcz) do adsorvente foi obtido a partir do método da titulação potenciométrica. O teste cinético foi conduzido em sistema fechado e batelada, misturando 5 mg de adsorvente com 50 mL de solução de corante (150 mg L-1), com pH 2, em quatro temperaturas (20, 30, 40 e 50°C)sob agitação constante de 120 rpm. O teste de equilíbrio foi realizado para pHs entre 1 e 12 e a concentração da solução de corante variando de 5 a 300 mg L-1, neste teste a temperatura e a velocidade de agitação foram fixadas em 30°C e 120 rpm, respectivamente. A partir da análise do pHpcz observou-se que para valores de pH entre 4 e 10 a carga superficial líquida do adsorvente é nula. A cinética de adsorção foi descrita por três modelos matemáticos: difusão no filme, adsorção na superfície e difusão nos poros. Seis modelos de isoterma, dentre eles Langmuir, Freundlich e Temkin foram utilizados para descrever dos dados de equilíbrio, sendo que Langmuir foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais de equilíbrio. O adsorvente apresentou uma capacidade máxima de adsorção (qmax) de 315 mg L-1. Comparando com outros adsorventes, tais como bagaço de laranja, Macrófita Egeria Densa, casca de ovo e carvão ativado, encontrados na literatura para a remoção de corantes reativos, o adsorvente Dowex Optipore SD-2 apresenta capacidade máxima de adsorção muito superior aos demais adsorventes, sendo mais efetivo na remoção de corante reativo, no entanto apresenta uma cinética lenta.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gustavo H F dos Santos.pdf: 2924329 bytes, checksum: 74a03389110637af2cd08afee90b23ec (MD5) Previous issue date: 2012-02-16 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior The main objective of this study was to evaluate the types of biosorption mechanisms involved in the removal of copper, zinc and cadmium divalent ions by dead Egeria densa macrophyte biomass. Batch adsorption experiments, consisting of mixtures of 0.3 g biomass and 50 mL metal solution were performed at initial pH 5, and under constant temperature (50 oC) and shaking conditions. The PIXE analytical technique was applied to determine the metal concentration in aqueous and solid phases. All PIXE measurements were performed at the Ion Beam-based Material Analysis Laboratory of the Physics Institute of the São Paulo University. Preliminary to adsorption experiments, the point of zero charge assigned to E. densa biosorbent was determined to be at a 5.0-6.5 pH value range. From metal speciation diagrams, the Cu, Zn, Cd and Ca divalent ions are expected to be majorities below the pH values of 5, 6, 8, and 10, respectively, whereas above these pH regions other metal compounds are mainly expected. As confirmed by measured pH values of 5.0 ± 0.2 at all experiments of adsorption and desorption, E. densa biosorbent submerged in each metal solution has exhibited zero net electrical charge on its surface, indicating that the removals of Cu²+, Zn²+, and Cd²+ and the desorption of these metal ions should be mainly performed by the ion exchange mechanism. According to the mass balance analysis performed for each metal adsorption experiment, the ion exchange process was confirmed to be the main mechanism for the metal removal and desorption by the E. densa biosorbent. At pH value of 5 the E. densa biosorbent surface shows a behavior of ion exchanger. O objetivo principal deste trabalho foi avaliar os mecanismos de biossorção envolvidos na remoção dos íons cobre, zinco e cádmio pela macrófita aquática Egeria densa inativa. Experimentos de sorção monocomponente foram realizados em sistema batelada, misturando 0,3 g do biossorvente com 50 mL de solução metálica, com pH inicial 5,0, sob agitação constante e temperatura controlada em 30°C, em uma incubadora refrigerada com agitação. A determinação da concentração das espécies iônicas nas fases líquida e sólida foi realizada pela técnica espectroscópica PIXE (Particle Induced X-ray Emission). As medidas foram realizadas no Laboratório de Análise de Materiais por Feixes Iônicos do Instituto de Física da USP. Foram realizados experimentos para determinação do ponto de carga zero (pHPCZ) da biomassa e elaborados diagramas de especiação dos metais. O pHPCZ da macrófita Egeria densa foi encontrado na faixa entre 5,0 a 6,5. Por meio de diagramas de especiação, observou-se que as formas iônicas Cu²+, Zn²+, Cd²+ e Ca²+ são predominantes nas faixas de pH entre 0 - 5,0; 0 - 5,0; 0 - 8,0 e 0 - 10,0, respectivamente. O pH final medido em todos experimentos de biossorção e de regeneração da biomassa, foi em média de 5,0 ± 0,2. Desta forma, nos experimentos de sorção, os íons cobre, zinco, cádmio e cálcio encontravam-se na forma divalente. Nas condições operacionais utilizadas, a biossorção dos íons metálicos cobre, cádmio e zinco, pela macrófita Egeria densa, em pH inicial 5,0, ocorreu principalmente pelo mecanismo de troca iônica, com os cátions cálcio, sódio e potássio. Na regeneração da macrófita utilizando solução de CaCl2, também foi verificado que o mecanismo envolvido neste processo foi de troca iônica. O processo de dessorção dos íons metálicos ocorreu, devido ao comportamento da biomassa ser equivalente a de um trocador iônico.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ana Paula de Oliveira.pdf: 11086894 bytes, checksum: 428ff3baaac89e47e47de37f81ccdfc5 (MD5) Previous issue date: 2012-02-16 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior The main objective of this study was to verify the influence of the macronutrient phosphorus in the lead bioaccumulation process, using the living aquatic macrophyte Eicchornia crassipes. In addition, the removal capacity of lead ions and some nutrients such as P, K, Ca and Fe, by the E. crassipes was verified, obtaining also information on how these are distributed within two compartiments of the plant: roots and leaves. For this, a set of metal removal/bioaccumulation experiments, in batch mode, was performed for different concentration ranges of metal and nutrients in hydroponic conditions. Several 5 L growing solutions based on the set of macro and micronutrients specified by Clark as being adequate to cultivate plants in hydroponic conditions were prepared, containing a mixture of lead (0, 5, 10, 15 and 20 mg L-1) and phosphorus (once, twice, four and eight times of 3,2 mg L-1) concentrations among other constant essential nutrient ones. At a greenhouse and using several 8 L containers approximately 80 g of living and healthy E. crassipes aquatic macrophytes were growded in each type of 5 L growing solution, restoring its former hydroponic and metal concentration condition at each two days time interval as well as monitoring the plant weight, the aqueous medium temperature and the pH values. After predefined collection time (2, 4, 8, 16 and 32 d), samples of growing solutions and plants were separated and measured some physico-chemical parameters and then stored in plastic bags for posterior analysis. Analysis of initial and residual concentrations of lead and nutrients available in the metal-doping Clark growing solutions as well as bioaccumalated metal concentrations in the dried plant samples (roots and leaves) were performed by SR-TXRF technique, except for phosphorus concentrations which were determined by a colorimetric method. According to the TXRF results, the adsorption/accumulation of lead ions in roots and leaves of the Eichhornia crassipes was slightly favoured by the presence of high phosphorus concentrations in the metal-doping Clark growing solutions. It can be noticed that the lead removal by roots is a quit process, occurring basically a high lead adsorption in the first days, whereas the lead bioaccumulation in leaves is a low process due to ocurr a low transportation rate of nutrients for aerial parts of the aquatic plant. Beside this, high lead concentrations in metal-doping Clark solutions have negatively influenced the accumulation of phosphorous in leaves as well as a low phosphorous adsorption in roots, suggesting that there is a detrimental effect on sorption and transport of phosphourous to the leaves by the presence of lead ions. On the other hand, it was observed a high systematically increasing of potassium concentration in roots whereas a reduction on potassium ones is occurring in leaves due to the presence of lead ions, suggesting that there is a migration process of potassium from leaves to roots. It could be occurring by different possible processes such as potassium complexation in roots or occupation of lead sites by potassium during the transportation of lead to aerial parts, reducing the potassium concentration in leaves. Further nutrient and metal adsorption/bioaccumulation experiments are necessary to understand better the translocation and accumulation process of nutrients such as phosphorus and potassium when lead ions are being adsorbed and transported within the internal structure of the aquatic plant. O objetivo principal do trabalho foi verificar a influência do macronutriente fósforo no processo de bioacumulação do chumbo, utilizando a macrófita aquática Eicchornia crassipes viva. Além disso, verificou-se a capacidade de remoção de íons chumbo e alguns nutrientes como o P, K, Ca e Fe, pela E. crassipes, obtendo-se também informações de como estes são distribuídos dentro de dois compartimentos da planta: raízes e folhas. Para tanto, foi realizado um conjunto de experimentos de remoção/bioacumulação de metal, em batelada, para diferentes faixas de concentração de metal e nutrientes em condições hidropônicas. Foram preparadas várias soluções de cultivo com base no conjunto de macro e micronutrientes especificado por Clark como sendo adequado para cultivar plantas em condições de hidroponia, contendo uma mistura de chumbo (0, 5, 10, 15 e 20 mg L-1) e fósforo (uma, duas, quatro e oito vezes 3,2 mg L-1) entre outros nutrientes fundamentais em concentrações constantes. Em uma estufa e usando vários recipientes com capacidade de 8 L, aproximadamente 80 g da macrófita aquática E. crassipes viva e saudável, foram colocadas a crescer em 5 L de cada tipo de solução de crescimento, restaurando-se as condições iniciais hidropônicas e de concentração de metal a cada dois dias, bem como monitorando o peso da planta, a temperatura do meio aquoso e os valores de pH. Após o tempo de cultivo pré-definido (2, 4, 8, 16 e 32 d), amostras de solução de cultivo e planta foram separadas, medidos alguns parâmetros físico-químicos e armazenadas em sacos plásticos para posterior análise. Análises das concentrações inicial e residual de chumbo e de nutrientes disponíveis na solução de cultivo de Clark contendo metal, assim como concentrações de metal bioacumuladas nas amostras de planta seca (raízes e folhas), foram realizadas pela técnica SR-TXRF, exceto para as concentrações de fósforo, que foram determinadas por um método colorimétrico. De acordo com os resultados da TXRF, a adsorção/acumulação de íons de chumbo nas raízes e folhas da Eichhornia crassipes foi levemente favorecida pela presença de altas concentrações de fósforo nas soluções de cultivo de Clark contendo metal. Pode-se notar que a remoção de chumbo pelas raízes é um processo rápido, ocorrendo basicamente uma alta adsorção de chumbo nos primeiros dias, enquanto que a bioacumulação de chumbo nas folhas é um processo lento devido à ocorrência de uma baixa taxa de transporte de nutrientes para a parte aérea da planta aquática. Além disso, altas concentrações de chumbo na solução de Clark podem ter influenciado negativamente o acúmulo de fósforo nas folhas, bem como uma baixa adsorção de fósforo nas raízes, sugerindo que há uma relação prejudicial na adsorção de fósforo e seu transporte para as folhas pela presença de íons de chumbo. Por outro lado, observou-se um aumento sistemático na concentração de potássio nas raízes e redução na quantidade de potássio nas folhas devido à presença de íons de chumbo, sugerindo que há um processo de migração de potássio das folhas para as raízes. Isto pode ocorrer por diferentes processos, tais como a complexação de potássio nas raízes ou a ocupação de sítios de chumbo pelo potássio durante o transporte de metal para a parte aérea, reduzindo a concentração de potássio nas folhas. No entanto, são necessários mais experimentos de adsorção/bioacumulação de nutrientes e metal para melhor entendimento do processo de translocação e acumulação de nutrientes, como fósforo e potássio, quando íons de chumbo estão sendo adsorvidos e transportados dentro da estrutura interna da planta aquática.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Diego Ricieri Manenti.pdf: 2926963 bytes, checksum: 74aa89bdde44c5ef6942846129864678 (MD5) Previous issue date: 2011-02-25 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior The aim of this work was to study the performance of the photo-Fenton process using both the artificial UV and solar sources on the textile effluent treatments. Preliminary photo-Fenton experiments for mineralization and degradation of organic and inorganic pollutants as well as of synthetic dyes were carried out in order to assess the best experimental conditions by photo-Fenton process. As synthetic textile effluent a mixture of six dyes: Solophenyl orange TGL (C25H33ClN6O6S2), Solophenyl blue 71 (C40H23N7Na4O13S4), Solophenyl scarlet BNLE (C44H32N10Na4O16S4), Solophenyl yellow ARL (C48H26N8Na6O18S6), Solophenyl black FR (C44H32N13Na3O11S3) e Navy Blue 98 (C38H24N5Na3O13S3) that contained 50 mg L-1 concentration was prepared and diluted in distillated water. The photo-Fenton experiments by using a set of high-pressure mercury lamps and solar light as artificial and natural UV irradiation sources were performed in laboratory scale. As reactor operational parameters to be optimized by a 33 full factorial experimental design: hydrogen peroxide and divalent iron ion as well as the initial solution pH were chosen as variables, keeping constant a reaction time of 120 min that was enough to warrant the maximum (chemical oxygen demand) COD and color removal. The efficiency of photo-Fenton process applied in the treatment of synthetic and real effluents, was evaluated based on the parameters: values of COD, color, turbidity, total organic carbon (TOC), absorbance at a wavelength of maximum absorption for the dyes and simple aromatic compounds and conjugated reductions, as well as behavior analysis of the evolution the sulfate, nitrate inorganic, organic nitrogen and ammonia concentrations. Second-degree models for the COD and color removal percents were proposed to model the photo-Fenton experiments data in order to reduce the cost of running such a photo-Fenton experiment as well as to obtain optimum values of the reactor operating parameters. Second-degree models were also validated by ANOVA. Predicted yields showed good validation with experimental yields. The values of the optimized reactor operational parameters were 3.0, 6.0 g L-1, and 0.05 g L-1 for initial pH, hydrogen peroxide and divalent iron concentrations, respectively, for both photo-Fenton processes. Based on this optimized experimental conditions, almost 100% removals of physico-chemical parameter such as COD, color, turbidity and COT for real textile effluents. The aromatics compounds were showed more resistant to reaction, persisting for longer. It can be noticed that the degradtion of the organic and inorganic matters were verified by the nitrification process and, the sulfates formation and reduction. The process presented similar efficiencies with both solar and artificial irradiation, thus suggesting the use of solar photo-Fenton, as it proved to be an efficient alternative besides using a source of clean and renewable energy. O objetivo deste trabalho é avaliar o desempenho do processo foto-Fenton, utilizando energia solar e artificial como fontes de irradiação UV, no tratamento de efluentes têxteis. Foram realizados experimentos preliminares para avaliar a eficiência do processo foto-Fenton na mineralização e degradação dos poluentes orgânicos e inorgânicos, bem como dos corantes sintéticos. Para tanto, foi preparado o efluente têxtil sintético pela mistura de seis corantes: Laranja TGL (C25H33ClN6O6S2), Azul FGLE (C40H23N7Na4O13S4), Escarlate BNLE (C44H32N10Na4O16S4), Amarelo ARLE (C48H26N8Na6O18S6), Preto FR (C44H32N13Na3O11S3) e Marinho BLE (C38H24N5Na3O13S3), em água destilada, com concentração de 50 mg L-1. Os experimentos foram realizados em reatores de escala laboratorial utilizando fontes de irradiação UV natural e artificial. Os parâmetros operacionais dos reatores: pH inicial e a concentração dos reagentes H2O2 e Fe2+, foram otimizados baseados nos valores da demanda química de oxigênio (DQO) e descoloração, a partir de um planejamento fatorial 33 completo com o tempo de irradiação constante em 120 minutos. A eficiência do processo foto-Fenton, aplicado no tratamento dos efluentes sintético e real, foi avaliada baseada nos parâmetros: redução dos valores da DQO, cor, turbidez, carbono orgânico total (COT), absorvância nos comprimentos de onda de máxima absorção relativos aos corantes e aos compostos aromáticos simples e conjugados, além da análise do comportamento da evolução das concentrações de sulfato, nitrato inorgânico, nitrogênio orgânico e amoniacal. Para auxiliar na obtenção das condições ótimas dos parâmetros operacionais do reator e redução dos custos do processo foto-Fenton, as respostas experimentais para a redução da DQO e da cor foram ajustados por um modelo previsto de segunda ordem, o qual apresentou uma boa modelagem dos dados, validado pela ANOVA. Os valores ótimos operacionais do reator, para ambos os processos foto-Fenton no tratamento do efluente real, foram: pH = 3,0, concentração de H2O2 = 6,0 g L-1 e concentração de Fe2+ = 0,05 g L-1. Nestas condições, foram obtidos valores próximos a 100% de redução dos parâmetros físico-químicos DQO, cor, turbidez e COT. Os compostos aromáticos se mostraram mais resistentes a reação, persistindo por mais tempo. A degradação da matéria orgânica e inorgânica foi verificada analisando a evolução do processo de nitrificação e a formação ou redução de sulfatos. Os processos apresentaram eficiências similares tanto com irradiação solar como artificial, desta forma, sugere-se a utilização do processo foto-Fenton solar, pois mostrou ser uma alternativa eficiente além de utilizar uma fonte de energia limpa e renovável.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Adriana Simane Camera.pdf: 3567207 bytes, checksum: 8d7a8eda99ee4c4d490c232bcc95cfd2 (MD5) Previous issue date: 2011-02-25 Fundação Araucária This work aims to study the reduction of hexavalent chromium to trivalent form through the adsorption process as assessed by the Kβ X-ray emission spectrometry. As adsorbent material activated carbon samples were used, while the resin Amberlite IR 120 was used as an indicator of the presence of Cr(III) in all solutions containing Cr(VI). Preliminar speciation tests were performed previously in solutions containing Cr(VI) in order to analyze the possible reduction to Cr(III) due to the effect of solution pH. A EDTA-based colorimetric speciation method of Cr(III) was applied. Preliminary kinetic Cr adsorption tests were performed at controlled temperature and agitation, achieving the equilibrium at 24 h for activated carbon. Batch single equilibrium Cr adsorption experiments using activated carbon and cation exchange resin materials as adsorbents and 8 mequiv.L-1 of Cr (III) and Cr(VI) ions as adsorvates were performed at pH 3.5 and under controlled temperature and agitation. Adsorbent and Cr reference material samples were pressed in pellets for spectrometric analysis. By using a high-resolution spectrometer of Johann type and a 6.1 keV monochromatic X-ray beam, Kβ X-ray emission spectra of Cr-treated adsorbent and reference material samples were registered by a Si detector, scanning the scattering X-ray by a spherycal bent analyzer around the Kβ1,3 spectral line of metallic chromium. The sample, spherical bent analyzer and detector system was positioned on the Rowland circle in order to scan in high resolution condition, focus the maximum back-scattered X-ray beam on the main detector and built Kβ X-ray emission spectra. As the incident monochromatic X-ray beam is a time-depending function, X-ray intensity that was registrated by detector was monitored and it was normalized to monitor-detector intensity. By setting measurement time of 2-4 h for Cr-treated adsorbent samples and 10-30 min for Cr reference material ones, a complete full scan of Kβ X-ray emission region was performed with enough statistic to observe the sattelite lines of chromium, which suffer a strong influence due to the oxidation state of metal ion and the chemical environment. The Cr-Kβ emission spectra were plotted on the basis of recorded X-ray intensity (y-axis) and spherical bent analyzer (SBA) position (x-axis), performing both the monitor-to-normalized intensity and the converted-to-energy SBA position. Besides this, scattered X-rays on matrix bulk and chromium absorption edge effect were systematically subtracted from Cr-Kβ emission spectra, applying pseudo-physical procedures and consequentely allowing enhancing the weaker sattellites lines of chromium. Main physical characteristic such as energy and intensity of main (Cr-Kβ1,3) and satellite lines (Cr-Kβ2,5 and Cr-Kβ ) for Cr-Kβ emission spectra of Cr treated-adsorbent samples were extracted by gaussian type peak fits and then compared with those of Cr reference materials, allowing to assign the oxidation state of chromium ions adsorbed on activated carbon surface and removed by an ion exchange process on cationic resin surface. In addition, no Cr(VI) reduction in acidic solutions was observed according to the EDTA-based colorimetric speciation result as well as with no presence of Cr(III)-Kβ spectral line pattern in Cr(VI) treated cationic resin samples. Based on Cr-Kβ spectral line analysis, the activated carbon samples treated with Cr(III) and Cr(VI) ions have shown the same spectral line pattern corresponding to the Cr(III) one. Thus, the reduction of Cr(VI) to Cr(III) has occurred by the adsorption process Este trabalho visa estudar a redução do cromo hexavalente à forma trivalente através do processo de adsorção, avaliada pela espectrometria Kβ de emissão. Amostras de carvão ativado foram utilizados como material adsorvente, enquanto a resina Amberlite IR 120 foi usada como um indicador da presença de Cr(III) em todas as soluções contendo Cr(VI). Testes preliminares de especiação foram realizados em soluções contendo Cr(VI), a fim de analisar a possível redução para Cr(III) devido ao efeito do pH da solução. Foi aplicado o método de especiação colorimétrica de Cr(III), usando como complexante o EDTA. Testes preliminares da cinética de adsorção de íons de Cr foram realizados em batelada a temperatura e agitação controlada, alcançando o equilíbrio em 24 h para o carvão ativado. Foram realizados experimentos de adsorção de Cr utilizando carvão ativado e resina de troca catiônica materiais em soluções contendo 8 mequiv L-1 de Cr(III) e Cr(VI) em pH 3,5 e com temperatura e agitação controladas. Foram prensados, em forma de pastilhas, amostras de adsorventes tratados com Cr(III) e (VI), além de materiais de referência de Cr, para análise espectrométrica. Usando um espectrômetro de alta resolução do tipo de Johann e um feixe de raios X monocromático de 6,1 keV, foram registrados, por um detector de Si, espectros de emissão de raios-X Kβ de amostras de material adsorbente tratados com íons de Cr bem como de materiais de referência, fazendo para tanto a varredura em energia dos raios-X espalhados pela amostra em torno da linha espectral principal Kβ do cromo metálico. O conjunto amostra, analisador esfericamente curvado (SBA) e detector foi posicionado sobre um círculo de Rowland, a fim de obter, em condições de alta resolução, a focalização do feixe de raios X retro-espalhados no detector principal e permitindo a construção de espectros de emissão Kβ. Como a intensidade do feixe incidente de raios-X monocromático foi uma função dependente do tempo, a intensidade de raios-X registrada pelo detector foi monitorada e normalizada por aquela registrada pelo detector-monitor. Ao definir o tempo de medição de 2-4 h para amostras adsorvente tratadas com íons de Cr e 10-30 min para os compostos de referência de Cr, uma região completa do espectro de emissão de raios-X foi obtida com estatística suficiente para observar as linhas satélite dos íons de cromo, que sofrem uma forte influência devido ao estado de oxidação do íon metálico e do ambiente químico. Os espectros Kβ foram graficados em intensidade de raios-X contra a posição do analisador curvado (SBA), sendo sistematicamente normalizados a intensidade do detector-monitor e convertendo a posição do SBA em energia. Além disso, o fundo oriundo dos raios X espalhados na amostra e do efeito da borda de absorção do Cr foi subtraído de todos os espectros de emissão Cr-K, destacando assim as linhas satelites de cromo. As características físicas, como a energia e a intensidade, das linhas principais (Cr-Kβ1,3) e linhas satélite (Cr-Kβ2,5 e Cr-Kβ") foram extraídas dos espectros de emissão Cr-K das amostras tratadas com Cr e comparados com os dos materiais de referência, permitindo inferir o estado de oxidação do cromo adsorvido no carvão ativado e os que também foram removidos pela resina catiônica. Além disso, não foi observado a redução do Cr(VI) na solução, de acordo com a ausência das linhas espectrais de Cr(III) em amostras de resina catiônica tratadas com Cr(VI). Baseado na análise das linhas espectrais, as amostras de carvão ativado tratadas com Cr(III) e Cr(VI) têm mostrado o mesmo padrão de linhas espectrais correspondentes ao Cr(III) e portanto, a redução de Cr(VI) para Cr(III) ocorreu durante o processo de adsorção

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nayara Szymanski.pdf: 2166541 bytes, checksum: d5ebf09357be44af458b98aeeb5d43bc (MD5) Previous issue date: 2011-02-11 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Aquatic macrophytes are known to remove heavy metals from the surface by adsorption or absorption and incorporate them into systems, in different ways. The main objective of this work is to study the multicomponent bioaccumulation of copper and lead by the living aquatic macrophyte Eicchornia crassipes. The experiments were performed in triplicate using about 30g healthy young plants and 5L Clark s hydroponic solution doped with non-toxic concentration of copper and lead metals combined. All experiments have been carried out in a greenhouse, for 20 days, monitoring the loss of water volume and adding deionized water as it was needed. Samples were performed in predetermined collection times (2, 4, 7, 12 and 20 days) to determined the metal content by the synchrotron radiation reflection X-ray fluorescence technique (SR-TXRF), and the measurements of SR-TXRF were performed at the Brazilian Light Synchrotron Laboratory (LNLS). It was observed that at least 90% metal concentration was removed of all experiments by bioaccumulation process, this indicates that the adsorption process is quick in roots, but slow if accumulation process takes place in aerial parts. The kinetics of biosorption that better fits the experimental data was Irreversible Langmuir for Cu and Pb, and Pseudo-first order and Pseudo-second order for Cu and Pb, respectively at the multicomponent experiment. Macrófitas aquáticas são conhecidas por removerem metais pesados pela superfície, por adsorção ou absorção, e incorporá-los em seu sistema de diversas formas. O objetivo principal deste trabalho é estudar a remoção multicomponente de cobre e chumbo pela macrófita aquática flutuante Eicchornia crassipes viva. Experimentos foram realizados em triplicata, utilizando em média 30 gramas de plantas, jovens e sadias em 5L de solução hidropônica de Clark dosada a uma concentração não tóxica de metais cobre e chumbo em três combinações. Todos os experimentos foram conduzidos em estufa externa, durante 20 dias, monitorando-se o nível do volume de água pela adição de água deionizada quando necessário. Coletas de amostras foram feitas em tempos pré-determinados (2, 4, 7, 12 e 20 dias). A determinação das quantidades de metais foi feita utilizando-se da técnica de espectroscopia de Raios-X por Reflexão Total (SR-TXRF), e as medidas de SR-TXRF foram efetuadas no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS). Foi observada redução de até 90% nos valores de concentração dos metais, nos experimentos realizados, indicando que cobre e chumbo foram removidos pela macrófita pelo processo de bioacumulação, ou seja, rápida adsorção pelas raízes e um lento processo de acumulação nas partes aéreas. As cinéticas de biossorção que melhor ajustaram-se aos dados experimentais foram de Langmuir Irreversível para Cu e Pb, e de Pseudo-primeira ordem e Pseudo-segunda ordem para Cu e Pb, respectivamente no experimento multicomponente.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fabio Luciano Lavarda.pdf: 1286405 bytes, checksum: 6e333d013ea649c1abc83af92614fc90 (MD5) Previous issue date: 2010-02-19 The aim of this work was to evaluate the adsorption capacity of Eichhornia crassipes as well as to investigate on the adsorption equilibrium and kinetic of copper, cadmium and zinc divalent ions in single, binary and ternary sorption systems. In order to improve the biosorption kinetic and experimental equilibrium conditions, the temperature effect on the plant drying was tested in 30 and 50°C temperatures, while the solution temperature effect was evaluated at four controlled temperatures, ranging from 25 to 45°C. The biosorbent grain size effect was also studied, using three fractional grain sizes between 0.147 to 0.589 mm and their mixture as well. For all tests, a volume of 50 mL for metal solution (4 mEq.L-1) was added to 250 mg dry plant in 125-mL Erlenmeyer flask. The mixtures were shaken for 12 h for each temperature setting, and then, the quantity of metal in each filtrated liquid phase sample was measured by AAS. In order to obtain the equilibrium time, the adsorption experimental times were set up at several short contact times, ranging from 5 min to 48 h. On the other hand, several batch single metal sorption experiments using the E. crassipes biomass as biosorbent were also carried out using a constant volume of 50 mL metal-supplied solution (4.0 mEq.L-1) in contact with dry biomass, ranging from 20 to 550 mg. Similarly, batch multicomponent sorption experiments, with equals and different amounts of metals spiked in biosorption medium, were performed in pH 5, during a 4 h shaking time. Within the dry temperature range tested, a higher metal removal performance was achieved for a temperature of 30oC. In the interval from 25 to 45oC controlled temperatures, the highest metal removal percent was observed to occur at 30oC solution temperature. On the other hand, the metal-sorption experiments based on fractional biomass grain sizes (0.147-0.589 mm) have not shown significant differences on the metal ion removal as compared among a mixture of them and different grain sizes tested. The results of monocomponent kinetic tests have showed that the equilibrium time was achieved around 2 h, 1 h and 45 min for Zn(II), Cu(II) and Cd(II), respectively. However, 1 and 2 h equilibrium time was achieved for Zn(II) and Cd(II), respectively, in a Zn(II)-Cd(II) binary system. In similar way, 1 and 2 h equilibrium time was achieved for Cu(II) and Cd(II), respectively, in a Cu(II)-Cd(II) binary system, while it was 45 min for both Zn(II) and Cu(II) in a Zn(II)-Cu(II) binary system. From the ternary kinetic test, equilibrium time of 45 min was observed for both Zn(II) and Cd(II), while a 1h equilibrium time was observed for Cu(II). The kinetic experimental data, at 30oC and pH 5, were found to best follow the pseudo-second order kinetic model, according to the good correlation coefficient value. The single equilibrium data for each metal at pH 5 were described according to the Langmuir isotherm model, with the same maximum metal content (qmax) values around 0.6 mEq.g-1 for all metals. While, the binary sorption data were evaluated through the Langmuir-type isotherms surface and their adjustable parameters were determined by the PSO (Particle Swarm Optimization) method. From the modeling results of the binary sorption data, the maximum metal contents were: 0.49 and 0.21 mEq.g-1 for Zn(II) and Cu(II), respectively, in Zn(II)-Cu(II) system; 0.42 and 0.17 mEq.g-1 for Cu(II) and Cd(II), respectively, in Cu(II)-Cd(II) system; 0.46 and 0.17 mEq.g-1 for Zn(II) and Cd(II), respectively, in Zn(II)-Cd(II) system. While, the maximum metal content values of 0.27, 0.65 and 0.30 mEq.g-1 were obtained for Zn(II), Cu(II) and Cd(II) ions, respectively, for a ternary sorption system. The kinetic and equilibrium adsorption results suggest that the E. crassipes biomass can be used as a low-cost, alternative biosorbent in metal treatment systems of industrial effluents. O objetivo deste trabalho foi avaliar a capacidade de adsorção da macrófita Eichhornia crassipes, bem como investigar o equilíbrio e a cinética de adsorção dos íons divalentes cobre, cádmio e zinco, em sistemas monocomponentes, binários e ternários de sorção. A fim de melhorar a cinética de biossorção e as condições experimentais de equilíbrio, foi testado o efeito da temperatura de secagem da planta utilizando as temperaturas de 30 e 50°C, enquanto que o efeito da temperatura de sorção foi avaliada em quatro diferentes temperaturas, variando de 25 a 45°C. O efeito do tamanho dos grânulos do biossorvente também foi estudado utilizando-se três granulometrias, as quais estavam na faixa entre 0,147 e 0,589 mm e também foi testada a mistura dos grânulos sem ser peneirada. Para todos os testes, um volume de 50 mL de solução contendo os íons metálicos (4 mEq.L-1) foi colocada em contato com 250 mg de biomassa em erlenmeyers de 125 mL. As misturas foram agitadas por 12 h para cada ajuste de temperatura e, em seguida, as amostras foram filtradas e as quantidades de íons metálicos presentes na fase líquida foram medidas por espectrofotometria de absorção atômica. A fim de obter os tempos de equilíbrio foram realizados experimentos de adsorção em uma faixa de tempo variando de 5 min a 48 h. Também foram realizados testes batelada dos dados de equilíbrio utilizando a biomassa da E. crassipes como biossorvente em um volume constante de 50 mL de solução de metal (4,0 mEq.L-1) em contato com a biomassa seca, variando de 20 a 550 mg. Da mesma forma foram realizadas as bateladas experimentais de adsorção multicomponente, em pH 5, durante 4 horas de agitação. A temperatura de secagem da macrófita que obteve um desempenho maior na remoção dos íons metálicos foi a de 30°C. Para as temperaturas de sorção testadas no intervalo de 25 a 45°C, a percentagem mais elevada de remoção dos metais foi observada em 30°C. Por outro lado, os experimentos de sorção em várias granulometrias (0,147 a 0,589 mm) não mostraram diferenças significativas na remoção dos íons metálicos em relação à mistura delas ou entre as diferentes granulometrias testadas. Os resultados dos testes cinéticos monocomponentes mostraram que o tempo de equilíbrio foi alcançado em torno de 2 h, 1 h e 45 min para Zn (II), Cu (II) e Cd (II), respectivamente. No entanto, no sistema binário Zn(II)-Cd(II), os tempos de equilíbrio foram 1 e 2 h para o Zn(II) e para o Cd(II), respectivamente. De maneira similar, tempos de equilíbrio de 1 e 2 h também foram alcançados para o Cu(II) e para o Cd(II), respectivamente, no sistema binário Cu(II)-Cd(II) e de 45 min para ambos os íons Zn(II) e Cu(II) no sistema binário Zn(II)-Cu(II). A partir do teste cinético ternário foi possível observar que o tempo de equilíbrio para os íons Zn(II) e Cd(II) foram de 45 min, enquanto que para o Cu(II) o tempo de equilíbrio foi de 1h. Os dados experimentais da cinética em 30°C e em pH 5 foram melhor ajustados pelo modelo cinético de pseudo-segunda ordem de acordo com o valor do coeficiente de correlação obtido. Os dados de equilíbrio foram melhor descritos pela isoterma de Langmuir em pH 5 para todos os íons metálicos, obtendo os valores das capacidades máximas de sorção (qmax) em torno de 0,6 mEq.g-1 para todos os metais. Os dados de sorção para os sistemas binários foram avaliados através das isotermas de superfície de resposta pelo modelo de Langmuir e os parâmetros ajustáveis foram determinados pelo método PSO (Particle Swarm Optimization). A partir dos resultados obtidos na modelagem dos dados binários as capacidades máximas de sorção dos íons metálicos foram: 0,49 e 0,21 mEq.g-1 para o Zn(II) e o Cu(II), respectivamente, no sistema binário Zn(II)-Cu(II); 0,42 e 0,17 mEq.g-1 para o Cu(II) e o Cd(II), respectivamente, no sistema Cu(II)-Cd(II) e 0,46 e 0,17 mEq.g-1 para o Zn(II) e o Cd(II), respectivamente, no sistema Zn(II)-Cd(II). Enquanto que, para os sistema ternário, as capacidades máximas de sorção foram de 0,27; 0,65 e 0,30 mEq.g-1 para o Zn(II), o Cu(II) e o Cd(II), respectivamente. Os resultados obtidos na cinética de adsorção e de equilíbrio sugerem que a biomassa da E. crassipes pode ser utilizada com um baixo custo e é um biossorvente alternativo para o uso em sistemas de tratamento de efluentes industriais.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paulo Sergio Theodoro.pdf: 1744465 bytes, checksum: 132da5a46d9247da552f8a27ee087fed (MD5) Previous issue date: 2010-02-18 The aim of this work is devoted to reduction of the environmental impact of galvanic industry effluents. An electro-coagulation (EC) laboratory scale system using iron plates electrodes was studied for the removal of organic and inorganic pollutants as a by-product from the treatment of galvanic process based-platining industry. An EC reactor consisting of a 1,5 L conical container and a set of seven firmly assembled iron electrode plates, which were parallelly arranged to each other and electrically operated in mono-polar mode, was built. A 1.0 cm gap between the anode and cathode plates using a non-conducting horizontal support was chosen in order to operate the EC reactor in a low electrical current range. A long, electrical rotating cilindrical rotor, with 2,7cm blades at the end of it, made in non-conducting material, was used to turn mechanically the effluent around the rotor axis during the EC treatment. In addition, a 225 cm2 active electrode surface area was kept during the whole EC experiments. In order to obtain optimal values of reaction time, electrical current, rotor angular velocity, and initial effluent pH, a central composite rotatable design (CCRD) was applied. A wide range of reaction time (10-60 min), electrical current (0.3-3.0 A), rotor angular velocity (50-300 rpm), and initial efluent pH (3-10) were used, performing a total of 28 runs with 24+2x4 axial points and 4 central points. Physico-chemical parameters such as chemical oxygen demand (COD), color, turbidity, total solids, and metals (Cr, Ni, Zn, and Cu) were used as response variables. The measurements of physico-chemical parameter and metal concentration values in non- and treated waste waters were carried out by applying the Standard Methodology and the Synchrotron Radiation X-Ray Fluorescence (SR-TXRF) technique, respectively. Using the Statistica software, a 95%-significance level (p

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fernando Henrique Borba.pdf: 3301834 bytes, checksum: 0c5216d667957cc99d5acd2dd5d59c05 (MD5) Previous issue date: 2010-02-18 Pollution is a currently environmental problem of world concern. There are many events such as the discharging of untreated effluents in watercourses that cause the eutrophization of water bodies and bad water quality, as well as an inefficiency or lack of a current environmental law. The main goal of this dissertation was the application of solar and artificial-based photo-Fenton processes and aluminum electrodes-based electrocoagulation method in non coupled mode and in an integrated mode for the tannery effluent treatment. These effluent treatments were carried out in lab-scale reactors. In order to evaluate the performance of the reactor experimental conditions of photo-Fenton reactor, a 33 complete experimental design was performed. The lab scale EC reactor was operated at the 4 A electrical current, 4 cm electrode distance and 3 initial pH optimized values, according to the previous results obtained in another work, while the electrolysis time was varied from 5 to 120 min. For EC and photo-Fenton reactors, their performance was evaluated on the removal values of chemical oxygem demand (COD), color, turbidity, total solids (TS), total fixed solids (TFS), total volatile solids (TVS) and metal concentration. Measurements of physico-chemical parameters for untreated and treated effluent samples were performed applying the Standard Method for water analysis, while metal concentrations were determined by the Synchrotron radiation total Reflexion X-ray Fluorescence technique at Brazilian Light Synchrotron Laboratory. By an optimized photon-Fenton process at 0.5 g Fe2+ L-1, 30 g H2O2 L-1, 3 initial pH, and 120 min reaction time, tannery effluent was treated achieving a high performance in pollutant removal as reported by 98.1, 96.4, 98.8, 71.8, 32.1 and 98.5 percent removal for COD, color, turbidity, TS, TFS, and TVS, respectively. As a primer treatment stage, electrocoagulation technique was not achieved a well successful result based on the physico-chemical parameter values reduction as compared with photo-Fenton process. However, an integrated solar irradiation-based photo-Fenton and Al electrodes-based electrocoagulation with 15 min electrolysis time has achieved recommended values by the Brazilian environmental law for Cr concentration (0.24 mg Cr L-1) and DQO (107 mg O2 L-1). Considering both the costs of electrical energy and material and the generated sludge discharging, one m3 of tannery effluent should cost R$ 56.30 for a treatment system based on an integrated and optimized photo Fenton and electrocoagulation processes. Finally, the integrated solar-based photo Fenton and electrocoagulation method is suggested as an efficient one, instead to apply a unique process. A poluição ambiental é um dos grandes problemas nos países desenvolvidos e em desenvolvimento. Isto é decorrente de uma série de fatores, como o despejo de efluentes não tratados em corpos hídricos e a ineficiência e/ou a falta de legislação ambiental vigente. O objetivo principal deste trabalho é aplicar os processos foto-Fenton com irradiação solar e/ou artificial, a técnica da eletrofloculação e a integração destes processos no tratamento de efluente de curtume. Ambos os processos de tratamento do foto-Fenton e da eletrofloculação foram conduzidos em reatores a escala laboratorial. Para a técnica da eletrofloculação foi utilizado um par de placas de alumínio como eletrodos no reator de eletrofloculação. Para avaliar as melhores condições de processo do sistema foto-Fenton, foi aplicado um planejamento experimental 33 completo. Para a técnica da eletrofloculação manteve-se constante a intensidade de corrente, pH inicial do efluente bruto e distância entre os eletrodos, variando-se o tempo de eletrólise de 5 à 120 min. A eficiência de ambos os processos foram avaliadas com base na redução de Demanda química de oxigênio (DQO), cor, turbidez, sólidos totais (ST), sólidos totais fixos (STF), sólidos totais voláteis (STV). Para a técnica da eletrofloculação e dos processos integrados também foram avaliados a redução da concentração dos metais pesados. Todas as medidas dos parâmetros físico-químicos foram realizadas aplicando os métodos padrões do Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater para amostra não tratada e tratada. As concentrações dos metais pesados foram determinadas usando a técnica de fluorescência de raio X por reflexão total, na linha de Luz (D09-XRF) do Laboratório Nacional de Luz Synchrotron. A maior eficiência na redução dos poluentes verificada no processo foto-Fenton foi de 98,1, 96,4, 98,8, 71,8, 32,1 e 98,5 para valores da DQO, cor, turbidez, ST, STF e STV, respectivamente, nas condições operacionais do reator: concentração de ferro de 0,5 gL-1, concentração de peróxido de hidrogênio de 30 gL-1, pH inicial 3 e tempo reacional de 120 min. No entanto a técnica da eletrofloculação não apresentou boa redução nos valores dos parâmetros físico-químicos. Após a aplicação dos processos integrados do foto-Fenton com irradiação solar e da eletrofloculação em tempo de eletrólise de 15 min, foi alcançado valores mínimos de Cr e DQO no efluente tratado, contendo 0,24 mg Cr L-1 e 107 mg O2 L-1 da DQO. O custo do tratamento do efluente e da disposição final do lodo gerado no processo integrado FFs→EF foi de R$ 56,30 m3 do efluente de curtume tratado. Este processo integrado reduziu as concentrações de cromo, ferro e DQO, a níveis permitidos pelas legislações ambientais. Baseada na redução da matéria orgânica e inorgânica, o método integrado FFs→EF pode ser recomendado como uma substituição eficiente ao método individual.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carlos Coutinho Fernandes Junior.pdf: 1216021 bytes, checksum: 140e087a28751c7c2ea0079d79d89a2d (MD5) Previous issue date: 2009-10-13 In the process of soy oil the consumption of energy is extremely high, which is always important to create new alternatives to energetic consumption reduction. This paper is carried on a case study of energetic integration in a soy oil factory operating with an average production of 15.000 tons/month. At first, the rate of flow, the input and output temperatures and the calorific capacity of all currents in the extraction phase were evaluated. After this assessment, based on the thermal potential change, four currents were selected, two denominated hot currents and two denominated cold currents. The first hot current (Q1) consists of a crude oil current from the post-separation phase of the solvent hexane with the input temperature of 110 ºC and output temperature of 80ºC. The second hot current (Q2) consists of a water current coming out of a boiler with an input temperature of 90 ºC and goes to the effluent treatment station having to be cooled to 55 ºC. These two currents have a thermal potential change of 262,8 kW/h. The third current denominated cold current F1, consists of a water current that comes from the decanter with a input temperature of 40 ºC and enters in the heater to reach an output temperature of 90 ºC, where the residual hexane is evaporated. The fourth current, denominated cold current F2, is a mixture of 70% of oil and 30% of hexane with an input temperature of 60 ºC and output temperature of 90 ºC. These two currents have a thermal necessity of 330 kW, for their heating. The synthesis methodology adopted for the heat exchangers network synthesis, due to the easiness in application and interaction with the user, was the Pinch Analysis. In the synthesis procedure, the Problem Table was developed and the Pinch Point was identified and the goals for the consumption of utilities were obtained for the maximum energy recovery. The problem was divided into two regions, below and above the Pinch Point. After the synthesis and optimization, the total cost for the network was calculated and all thermal exchange occurs above the Pinch Point . The proposed network consists of two heat exchangers and two boilers, so that a exchanger performs the thermal change between the Q1 (crude oil) and Q2 (miscela) currents. The second exchanger performs the change between Q2 (the water in the boiler exit) and F1 (water in the decanter exit) currents. The additional heating for the cold currents to reach final temperatures is provided by the boilers that are already being used in the factory. The economy generated by the reduction in the consumption of utilities was of R$ 91,000.00/year, meaning a reduction of steam consumption of 79,6% and a reduction of 5,3% in the global consumption of the plant steam. The investment needed for the two proposed heat exchangers in the network, is R$ 16.540,00. Evaluating the year total cost, that includes the annual capital cost of the exchangers, an annual reduction of R$ 114.445,00 for R$ 25.800,00 is verified corresponding to 77.5% reduction in the annual total cost after the network synthesis. The return rate for the investment proposed is only 3 months. Therefore, Pinch Analysis is confirmed to be efficient in the energetic integration of processes reaching meaningful economy results in thermal energy, contributing for the industrial processes that are more and more competitive. No processo de fabricação de óleo de soja, o consumo de energia é extremamente alto, sendo sempre um tema de foco para criar alternativas de redução do consumo energético. Neste trabalho, realizou-se um estudo de caso de integração energética na etapa da extração de uma fábrica de óleo de soja operando com produção média de 15.000 toneladas/mês. Inicialmente avaliou-se as vazões, as temperaturas de entrada e saída e as capacidades caloríficas de todas as correntes da etapa de extração. Após esta avaliação, baseando-se no potencial de troca térmica, foram selecionadas quatro correntes, sendo duas delas denominadas de correntes quentes e outras duas denominadas de correntes frias. A primeira corrente quente (Q1), consiste em uma corrente de óleo bruto oriunda da etapa pós-separação do solvente hexano, com temperatura de entrada de 110 ºC e temperatura de saída de 80ºC. A segunda corrente quente (Q2), consiste em uma corrente de água que sai de um aquecedor com temperatura de entrada de 90ºC e vai para a estação de tratamento de efluentes, necessitando ser resfriada até 55 ºC. Essas duas correntes quentes têm um potencial de troca térmica de 262,8 kW/h. A terceira corrente, denominada de corrente fria F1, consiste em uma corrente de água que sai do decantador a 40 ºC, e entra no aquecedor para atingir a temperatura de saída de 90 ºC, onde hexano residual é evaporado. A quarta corrente, denominada de corrente fria F2, consiste em uma mistura de 70% óleo e 30% hexano com temperaturas de entrada de 60 ºC e de saída de 90 ºC. Essas duas correntes (F1 e F2) tem uma necessidade térmica para seu aquecimento de 330 kW. A metodologia de síntese adotada para a síntese da rede de trocadores de calor, devido à facilidade de aplicação e interação com o usuário, foi a Análise Pinch. No procedimento de síntese, inicialmente é construída a tabela do problema onde identificou-se o ponto de estrangulamento energético, ou ponto Pinch, obtendo-se assim as metas de consumo de utilidades para a máxima recuperação de energia. Após esta etapa, o problema foi dividido em duas regiões: abaixo e acima do Pinch, sendo realizada a síntese da rede. No caso estudado, toda a troca térmica ocorre na região acima do Pinch. Assim, após a síntese e otimização da rede, calculou-se o custo total anual. A rede proposta consiste em 2 trocadores de calor e dois aquecedores, sendo que um trocador realiza troca térmica entre a corrente Q1 (óleo bruto) e a corrente F2 (a miscela), e o segundo trocador realiza troca entre a corrente Q2 (água na saída do aquecedor) e a corrente F1 (água na saída do decantador). O aquecimento complementar para as correntes frias atingirem suas temperaturas finais, é provido pelos aquecedores já existentes na linha. A economia gerada pela redução de consumo de utilidades foi de R$ 91.000,00/ano, o que representa uma economia de consumo de vapor de 79,6%, acarretando uma redução de 5,3% do consumo global de vapor da planta. O investimento necessário para os dois trocadores de calor propostos na rede é de R$ 16.540,00, e avaliando-se o custo total anual, verifica-se uma redução de R$ 114.445,00 para R$ 25.800,00, correspondendo a uma redução de 77,5% no custo total anual, após a síntese da rede. A taxa de retorno para o investimento proposto é de apenas 3 meses. Desta forma, confirma-se a eficiência da Análise Pinch na integração energética de processos, atingindo resultados significativos de economia de energia térmica,contribuindo para processos industriais cada vez mais competitivos.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigo Tartari.pdf: 9550409 bytes, checksum: 139b195eb1b11dbe7bfc7a238de6d98b (MD5) Previous issue date: 2008-12-05 The objective of this work is to research the development of methods for utilizing the sludge generated in the Tamanduá water treatment plant, located in the city of Foz do Iguaçu - PR, as a prime material for the production of red ceramic. For this purpose, it was used beyond the mud, four clays originating geological region of western Paraná, called: Plastic (OP) and Sand (AO) from Santa Rita Ceramic and Plastic (AP) and Sand (AA) from de Artisans Cooperative of Foz do Iguaçu PR (COOAFOZ), used for production of red ceramic. The methodology is divided into: characterization of the 5 materials for determination of humidity, organic matter, loss by fire, limits of sil consistency, residues, grain fineness, chemical and mineralogy, in the second phase of the investigation, seven binary mistures were made among the clays from Santa Rira Cermics and from COOAFOZ, varying the weight of both in proportion of 0, 30, 40, 50, 60, 70 and 100%. Were up 336 bodies of evidence by uniaxial pressing, tested dry and after sintering at temperatures of 950 o and 1050 °C, measured before the following tests: total linear contraction, water absorption, apparent porosity, loss by fire, apparent specific mass, strength the bending, scanning electron microscopy and microanalysis. It was found that the clay AP and OP showed characteristics of high plasticity with major composition of SiO2, Al2O3 and Fe2O3 and grains < 2μ equivalent to 19.4 and 21.6, respectively. When these clays the AP and OP in greater weight percentages in the mixtures, the intensities of interaction between clay processing were positively evaluate the physical-mechanical properties of bodies of evidence. Mixtures A1 (100% AP), A2 (70% AP + 30% AA), B1 (100% AP) and A2 (70% AP + 30% AA), showed better results on water absorption of less than 25% and resistance to bending than 60 kgf/cm2 at a temperature of 950 °C and more than 80 kgf/cm2 to 1050 oC. In these compositions, is incorporated 4, 8, 12 and 16% of dry sludge to determine the maximum permissible load without causing cracks and deformations. It was found that the sludge presented characteristics of silty clay of low plasticity, can replace clay similar to 8% in the production of red ceramic. According to analysis of results, have been building blocks of 6 holes for the method of extrusion incorporating 8% of wet mud is found that the physical mechanical properties evaluated were: linear contraction of 8.6%, 24% water absorption and 46 kgf /cm2 of resistance to compression, and within the rules for production of red ceramic coating for (bricks). It appears that the sludge was incorporated as the mass of wet clay, about 75% of initial water when received from the water treatment plant Tamanduá, contributing to process of maturation. It was concluded that based on the results obtained in the laboratory that the sludge generated in the water treatment plant of the unit Tamanduá in Foz do Iguaçu - PR can be used as an additive in the manufacture of bodies for red ceramic. Este trabalho tem por objetivo pesquisar o desenvolvimento de métodos para utilizar o lodo gerado na Estação de Tratamento de Água Tamanduá, localizada na cidade de Foz do Iguaçu/PR, como matéria-prima para produção de cerâmica vermelha. Para atingir a finalidade proposta, utilizaram-se além do lodo, quatro argilas de formação geológica da região oeste do Paraná, denominadas por: Plástica (OP) e Areia (OA) da Cerâmica Santa Rita e Plástica (AP) e Areia (AA) da Cooperativa de Artesões de Foz do Iguaçu PR (COOAFOZ), empregadas para produção de cerâmica vermelha. A metodologia subdividiu-se em: caracterização das 5 matérias-primas pela determinação da umidade, matéria orgânica, perda ao fogo, limites de consistência de solos, resíduos, granulometria, composição química e mineralógica. Na segunda fase da investigação, fez-se sete misturas binárias entre as argilas da Cerâmica Santa Rita e da COOAFOZ, variando o peso de ambas em 0, 30, 40, 50, 60, 70 e 100%. Foram confeccionados 336 corpos de prova por prensagem uniaxial, analisados a seco e após sinterização nas temperaturas de 950 e 1050 oC, avaliados perante os seguintes ensaios: contração linear total, absorção de água, porosidade aparente, perda ao fogo, massa específica aparente, resistência à flexão, microscopia eletrônica de varredura e microanálise. Verificouse que as argilas AP e OP apresentaram características de alta plasticidade com presença majoritária de SiO2, Al2O3, e Fe2O3 e grãos < 2μ, iguais a 19,4 e 21,6 respectivamente. As argilas AP e OP em maiores porcentagens peso nas misturas intensificaram as interações entre os argilominerais, isto é, no processamento obtiveram-se resultados positivos diante a avaliação das propriedades físico mecânicas dos corpos de prova. As misturas A1 (100% AP), A2 (70% AP + 30% AA), B1 (100% OP) e B2 (70% OP + 30% OA), apresentaram melhores resultados com relação à absorção de água menor que 25% e resistência à flexão superior a 60 kgf/cm2 na temperatura de sinterização a 950 oC e superior a 80 kgf/cm2 à 1050 oC. Nestas composições, incorporaram-se 4, 8, 12 e 16% de lodo seco para determinar a carga máxima admissível sem causar trincas e deformações. Verificou-se que o lodo apresentou características de argilas siltosas de baixa plasticidade, podendo substituir argilas similares em até 8% na produção de cerâmica vermelha. De acordo com análise dos resultados obtidos, fizeram-se blocos estruturais de 6 furos pelo método de extrusão incorporando 8% de lodo úmido, e verificou-se que as propriedades físico-mecânicas avaliadas foram as seguintes: 8,6% de contração linear, 24% de absorção de água e 46 kgf/cm2 de resistência à compressão, estando dentro das normas de produção de cerâmica vermelha para revestimento (tijolos). Destacou-se que o lodo incorporado na forma úmida à massa de argila, com cerca de 75% de água inicial quando recebido da Estação de Tratamento de Água Tamanduá, contribuiu no processamento de maturação da mesma. Portanto, conclui-se com base nos resultados que o lodo gerado na Estação de Tratamento de Água da unidade Tamanduá em Foz do Iguaçu PR pode ser utilizado como aditivo na fabricação de massas para cerâmica vermelha.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marcio Renato M Menna.pdf: 2612931 bytes, checksum: 80c496b0a27ce494c96cb14e4b6d8118 (MD5) Previous issue date: 2008-12-04 In this work, the simulation and design of absorption refrigeration systems was performed, in order to evaluate its performance. Specific software capable to simulate and design such systems was elaborated, using structured programming language FORTRAN. This was a complete study of all components of the system and specifying their capacities. It has accomplished the project's absorber system, using the methodology of the project for Tinker heat exchangers. The absorber designed was a shell and tube heat exchanger, vertical, with flow of ammonia steam and of the water solution on the side of the shell and cooling water pipes. On verification of the proposal design, it was used the Wilke correlation, developed for settings in film condensation on vertical tubes. After developing of the program, they have been designed systems to attend certain specific conditions of heat load and temperature regime similar to real systems (small-sized refrigerator, air conditioning in a public environment and medium-sized industrial installation). Results from energy consumption were compared with similar systems by compression of steam. The program established with a good degree of correlation the energy demands of all systems tested, proving its reliability. The results showed that the refrigeration system for absorption has, in addition to good capacity for cooling, a low operational cost when compared to conventional systems by compression, for the studied cases. Neste trabalho realizou-se a simulação e o projeto de sistemas de refrigeração por absorção, visando estudar-se sua eficiência. Criou-se um programa capaz de auxiliar no projeto e na simulação de sistemas desta natureza, utilizando programação estruturada em linguagem FORTRAN. Realizou-se um estudo completo de todos os componentes do sistema, especificando-se suas capacidades, e o projeto do absorvedor do sistema, utilizando a metodologia de projeto de Tinker para trocadores de calor. O absorvedor projetado foi um trocador de calor tipo casco e tubos, vertical, com fluxo do vapor de amônia e da solução aquosa no lado do casco e água de resfriamento nos tubos. Na verificação da geometria proposta, utilizou-se a correlação de Wilke, desenvolvida para configurações de condensação em película sobre tubos verticais. Após o desenvolvimento do programa, projetaram-se sistemas para atender algumas condições específicas de carga térmica e regime de temperaturas semelhantes a sistemas reais (refrigerador de pequeno porte, climatização de um ambiente público e câmara industrial de médio porte). Os resultados de consumo energético foram comparados com sistemas similares por compressão de vapor. O programa determinou com bom grau de correlação as demandas energéticas de todos os sistemas testados, comprovando a sua confiabilidade. Os resultados obtidos mostraram que o sistema de refrigeração por absorção possui, além de boa capacidade de refrigeração, um baixo custo operacional quando comparado aos sistemas por compressão convencionais, para os casos estudados.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Neiva Martin.pdf: 2565426 bytes, checksum: 9ed40e36b9798ff30f3a52b416d705e9 (MD5) Previous issue date: 2008-10-08 In this work, the chromium ions bioaccumulation experiment was carried out using three species of aquatic macrophytes: Salvinia auriculata, Pistia stratiotes and Eicchornia crassipes, in order to confirm the hexavalent chromium detoxification during the biosorption process. Previously, a chromium speciation test based on chemical extraction of trivalent chromium from hexavalent chromium-doped hydroponic solutions was also performed at different pH, in order to verify if the nutritive solution pH could be responsible by the natural reduction of oxidation state on chromium before the biosorption process by the plants. No reduction from Cr(VI) to Cr(III) was observed at all solution pH. Based on the peculiar characteristics of High Resolution X-ray Fluorescence technique (HR-XRF), which allows to measure the X-ray Kß spectral line energy with good energy resolution (around 2,0 eV) for the transition metal region, the change on oxidation state of hexavalent chromium was possible to study through the Kß1,3, Kß2,5 and Kß spectral lines, which bring up information on chromium oxidation state and chemical environment. The HR-XRF measurements were performed at the XRD1 vacuum chamber available in the National Laboratory of Synchrotron Light, located near Campinas city. After collection, dry roots and chromium compound standard were prepared in compact disk by pressing. Each sample disk, spherical curved analyzer, and radiation detector were placed in a circle of Rowland within an arrangement of Johann. Another radiation detector was also used to monitoring of monochromatic X-ray beam intensity during the measurements. All the samples were irradiated by a 6.1 keV monochromatic X-ray beam. All the emission spectra were normalized to the monitor counts, and subtracted the organic matrix contribution and chromium absorption edge. Based on the spectral Kß2,5 peak intensity of roots and standard samples, the total chromium uptake concentration in plant was calculated, indicating that there is approximately 1.0 % of chromium per dry biomass after 27 days of experiment. When both Cr-Kß spectra of macrophytes roots with Cr(III) and Cr(VI) treatment were compared, their spectral Kß2,5 peak were identical in energy and width for the three aquatic plants, suggesting that the chromium reduction from hexavalent to trivalent form have occurred in all cases studied. The peak width at half maximum for Kß2,5 in all root samples were slightly larger than the chromium compound samples, which can be explained by the fact that there is the possibility to have different ligands to chromium ions inside the biological structure of roots. Based on these results, the chromium detoxification from hexavalent to trivalent form have actually happened during the biosorption of chromium into the macrophytes roots. Finally, these aquatic macrophytes have a great potential to detoxificate and accumulate of chromium ions that can be very useful to the metal removal from industrial effluents. Neste trabalho foi feito o experimento de bioacumulação do cromo trivalente e hexavalente por três espécies de macrófitas aquáticas: Salvinia auriculata, Pistia stratiotes e Eicchornia crassipes, visando verificar a ocorrência do processo de redução do Cr(VI) durante a biossorção. Previamente, um teste de especiação de cromo baseado em extração química do cromo trivalente a partir de uma solução hidropônica dopada com cromo hexavalente, foi realizado em diferentes pHs, para verificar se o pH da solução nutritiva pode ser o responsável pela redução natural do estado de oxidação do cromo antes do processo de biossorção pelas plantas. Não foi observada a redução do Cr(VI) para Cr(III) no pH da solução de cultivo. Pelas características da técnica de Fluorescência de Raios-X de Alta Resolução em Energia (HR-XRF), que permite medir a energia das linhas espectrais de raios X Kß com alta resolução em energia (em torno de 2,0 eV) para a região dos metais de transição, foi possível estudar a mudança do estado de oxidação do cromo hexavalente através das linhas espectrais Kß1,3, Kß2,5 e Kß , que traz informação sobre o estado de oxidação do metal e seu ambiente químico. As medidas de HR-XRF foram realizadas na câmara de vácuo XRD1, no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron, em Campinas. Após a coleta, discos compactados de raízes secas e padrões de compostos de cromo foram preparados. Cada disco de amostra, o analisador esférico, e o detector de radiação foram acomodados em um círculo de Rowland com arranjo de Johann. Durante as medidas, um detector foi usado para monitorar a intensidade do feixe de raios X monocromáticos incidentes. Todas as amostras foram irradiadas com feixe monocromático de 6,1 keV. Os espectros de emissão foram normalizados pelas contagens do monitor, e subtraída as contribuições da matriz orgânica e da borda de absorção do cromo. Baseado na intensidade da linha espectral Kβ2,5 das amostras de raízes e padrões, a concentração de cromo total nas plantas foi calculada, indicando que esta é de aproximadamente 1,0% por biomassa seca após 27 dias de experimento. Os espectros de emissão Cr-Kß das raízes das macrófitas tratadas com Cr(III) ou Cr(VI) foram comparados, e as suas linhas espectrais Kβ2,5 mostraram-se idênticas em energia e largura para as três plantas aquáticas, sugerindo que a redução do cromo, de hexavalente para trivalente, ocorreu em todos os casos estudados. A largura do pico para a linha espectral Kß2,5 em todas as amostras de raízes mostrou-se maior que nas amostras de compostos de cromo, o que pode ser explicado pelo fato de que é possível haver diferentes ligantes para o íon cromo na estrutura orgânica das raízes. Baseado nesses resultados, a redução do Cr(VI) para Cr(III) ocorreu durante o processo de biossorção do cromo pelas raízes das macrófitas aquáticas. Desta forma, verifica-se que estas macrófitas têm um grande potencial para detoxificar e acumular íons cromo, podendo ser utilizada com eficiência na remoção de metais em efluentes industriais.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Luciara Ciane Port Thome.pdf: 1696527 bytes, checksum: f809752851373066f0420949b0b14357 (MD5) Previous issue date: 2008-02-13 In this work was carried out a study of the lead bioaccumulation process by living aquatic macrophytes Salvinia auriculata. Initially, they were performed toxicological and growing tests in order to determine the non-toxic lead concentration limits and the minimum amount of biomass for the lead uptake experiment duration. The bioaccumulation experiment was performed using young and healthy floating aquatic plants of species S. auriculata. Approximately 30 grams of S. auriculata were put in growing at several 8-L recipients containing 5 L hydroponics solution and a non-toxic lead concentration of 2 mg L-1, during 29 days in a greenhouse. For the lead uptake experiment, seven collection times were set up at intervals of 1, 2, 5, 8, 22 and 29 days, including the zero time and was measured the growing solution temperature and pH, and the solution volume was monitored and deionized water was added to compensate the losses by evaporation. In order to measure the total lead concentration accumulated in aqueous solution obtaining from roots and leaves and growing solution, a Synchrotron Radiation Total Reflection X-Ray Fluorescence technique was used. The lead removal factor by S. auriculata after 29 days, in experimental conditions, was around 87 %. Moreover, it was observed a strong reduction of 50 % of lead concentration in liquid phase and lead accumulation in roots after the first 24 hours of experiment, while there a constant lead concentration in roots after the second day, indicating the transport and accumulation of lead into the leaves. The lead adsorption experimental data by S. auriculata were modeling by the irreversible adsorption kinetic of Langmuir. In the model, the equation system was resolved by DASSL algorithm and the kinetic parameters were obtained and optimized by an objective function using a SIMPLEX algorithm. The adsorption rate constant (k) value was 0.12 L d mg-1 Pb+2 while the maximum lead contents (qmax) value in the biomass was 0.15 mg Pb+2 g-1. The aquatic plant S. auriculata can be a good alternative for effluent treatment through both bioadsorption and bioaccumulation mechanism. The process based on the Phytoremediation technique using aquatic plants have become a attractive economical process due to its easy applicability , low operational costs and high efficiency. Neste trabalho foi realizado um estudo do processo de bioacumulação de Pb+2 pela macrófita aquática Salvinia auriculata. Realizaram-se inicialmente testes toxicológicos e de crescimento para determinar os níveis tóxicos de Íons de Pb+2, estipular a massa mínima adequada, duração da experiência e os intervalos de coleta para o experimento da bioacumulação. O experimento da bioacumulação foi conduzido utilizando plantas jovens e sadias da espécie aquática e flutuante S. auriculata. Foram cultivadas, durante 29 dias em estufa, aproximadamente 30 gramas em recipiente de 8 L, em várias réplicas, contendo 5 litros de uma solução hidropônica (de Clark) e uma concentração não tóxica de 2 mg Pb+2 L-1. Foram realizadas 7 coletas, incluindo a coleta 0, a intervalos de 1, 2, 5, 8, 22 e 29 dias, monitorando pH e temperatura e fazendo a reposição de água devido a perdas por evaporação. As concentrações totais de chumbo, tanto na fase fluida como na raiz e na folha, foram determinadas pela técnica SR-TXRF. O fator de remoção de chumbo pela salvinia após 29 dias de cultivo, nas condições estudadas, foi de 87 %. Além disso, foi observado que a adsorção de chumbo foi rápida nas primeiras 24 horas, reduzindo em aproximadamente 50 %. A partir do segundo dia, a concentração de chumbo é quase constante, indicando a ocorrência de transporte e acumulação de chumbo na folha. Os dados experimentais de adsorção de Íons de Pb+2 pela S. auriculata foram representados pelo modelo cinético irreversível de Langmuir. No ajuste dos dados experimentais pelo modelo proposto, utilizou-se de uma função objetivo para otimizar os parâmetros de adsorção: a constante da taxa de adsorção e a quantidade máxima de sítios disponíveis na biomassa, cujos valores obtidos foram k = 0,12 L d mg-1 Pb+2 e qmax = 0,15 mg Pb+2 g-1. A planta S. auriculata mostrou-se uma boa opção para tratamento de efluentes através dos mecanismos de adsorção e bioacumulação. O processo de remoção de metal por planta aquática comprovou ser economicamente atrativo, de fácil disponibilidade, baixos custos operacionais e alta eficiência.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marilda M T Fornari.pdf: 813038 bytes, checksum: 1672b5ca9a95a70d2125540cf442fb8a (MD5) Previous issue date: 2008-02-12 In the present work has been studied the electro-flocculation efficiency on the reduction of organic and inorganic material concentrations such as Chemical Oxygen Demand (COD), turbidity, total solids and metal, mainly chromium, on an untreated tannery effluent using a pair of electrodes. For this purpose, a lab scale Electro-Flocculation (EF) reactor was constructed using an 8-L plastic cylindrical container, containing a valve in its lower part for sludge evacuation and a horizontal support in its upper part for fixing a pair of electrolytic cell in upright position into a 5-L available reactor volume. The electrodes plates, made of iron or aluminum, were connected to terminals of direct current power supply. All the physical-chemistry parameters were measured following the Standard Methods for water analysis, while metal concentrations were determined using the Synchrotron X-Ray Fluorescence technique, available in the Brazilian Synchrotron Light Laboratory. In order to determine optimal operating conditions, the effects of current intensity, electrodes distance, effluent initial pH, and EF time have been experimentally examined, according to a statistic planning and correlation analysis. For each electrode, a total of 11 EF experiments were carried out for maximum and minimum values of EF reactor operating parameters. Applying a 95% confidence level into the correlation analysis between EF parameters, the physical-chemistry parameters and metal concentrations were reduced in all of them when the effluent initial pH was increased, while the EF time and the applied voltage were reduced for small electrodes distances. Moreover, the EF treatment efficiencies tend towards higher values with an increasing on the current intensity. In order to determine the best reactor operating values, other EF experiments were performed varying the effluent initial pH from 6.5 to 9.0 and from 6.0 to 8.5 for iron and aluminum electrodes, respectively, fixing the distance between the electrodes in 4.0 cm, the current intensity in 5.5 A and the EF time in 30 minutes. Nevertheless, these EF experiments have shown that the reduction factor on parameter concentrations due to an increasing of effluent initial pH was not significant compared to prior experiments. Henceforth, the effluent pH value was maintained near to the original one for the next EF treatments, avoiding introducing other substances into the effluent. Keeping effluent pH value in 7.5, other EF experiments were performed changing the EF time from 15 to 120 min., fixing current intensities and electrode distances in 5.5 A and 4.0 cm, respectively. For these reactor conditions, the EF time setting up in 30 min. was enough to get a good efficiency according the reduction factor in the most of parameters examined, without increasing a lot the reactor electrical power, for both kinds of electrodes. The EF reactor purpose and examined has shown a high efficiency on turbidity and chromium concentration reduction factor (98%). Furthermore, this system can be also used to reduce other elementary concentrations such as calcium, potassium and zinc, for both kinds of electrodes (Fe/Al). In comparison with iron electrodes, aluminum one has reported a better reduction factor (80%) on COD values and a good reduction factor (50%) on iron concentration. On the other hand, the EF method for tanneries effluent treatment system was also compared with conventional method using coagulating and flocculating agents, showing a great similarity between them in the reduction factor. In the EF method is not necessary to introduce substances to start the coagulation and flocculation process in effluent treatment. Este trabalho tem por objetivo o estudo da eficiência da eletro-floculação na redução das concentrações de substâncias orgânicas e inorgânicas expressas através dos parâmetros: Demanda Química de Oxigênio (DQO), turbidez, sólidos totais e metais, principalmente o cromo, em efluente de curtume não tratado, utilizando um par de eletrodos. Para esse propósito foi construído, em escala laboratorial, um reator confeccionado a partir de um recipiente plástico de 8 litros, contendo uma válvula na parte inferior, para a retirada dos sedimentos, e um suporte horizontal na parte superior para a fixação do par de células eletrolíticas, em posição perpendicular dentro do reator com volume útil de 5 litros. As placas de eletrodos, de ferro e alumínio, foram conectadas a uma fonte de alimentação de energia.Todos os parâmetros físico-químicos foram determinados seguindo o Método Padrão para análise de água, enquanto que as concentrações de metal foram determinadas através da técnica de Fluorescência de Raios X por Reflexão Total, (SR-TXRF), disponível no Laboratório Nacional de Luz Síncroton. A fim de determinar as condições ótimas de operação, os efeitos da intensidade da corrente, distância entre eletrodos, pH inicial do efluente e tempo de eletrólise foram avaliados experimentalmente, de acordo com um planejamento estatístico e análise de correlação. Para cada eletrodo, foram realizados 11 experimentos de EF com valores máximos e mínimos para os parâmetros de operação do reator. Empregando um nível de 95% de confiança na correlação de análises dos parâmetros a análise de correlação entre os parâmetros de EF, os modelos mostraram tendência de redução nas concentrações dos parâmetros físico-químicos e de metais, quando o pH inicial do efluente foi elevado, enquanto o tempo de EF e a voltagem aplicada apresentaram tendência de redução nos valores para uma menor distância entre os eletrodos.. Além disso, a eficiência do tratamento de EF tende a valores mais elevados com o aumento na intensidade de corrente. A fim de determinar as melhores condições de operação do reator, outros experimentos EF foram feitos variando o pH inicial de 6.5 a 9.0 e de 6.0 a 8.5 para eletrodos de ferro e alumínio, respectivamente, fixando a distância entre os eletrodos em 4.0 cm, a intensidade da corrente em 5.5 A e o tempo de EF em 30 minutos. Entretanto, esses experimentos mostraram que o fator de redução percentual na concentração dos parâmetros, causada pelo aumento no pH inicial do efluente, não foi significativo comparado aos experimentos anteriores. Nos tratamentos posteriores de EF, o pH do efluente foi mantido próximo ao original, evitando a introdução de outras substâncias no efluente. Mantendo o valor do pH do efluente em 7.5, outros experimentos de EF foram realizados variando o tempo de eletrólise de 15 a 120 min., e fixando a intensidade da corrente e distância entre os eletrodos em 5.5 A e 4.0 cm., respectivamente. Nessas condições, o tempo de EF fixado em 30 min. foi suficiente para alcançar uma boa eficiência, de acordo com o fator de redução, para maioria dos parâmetros analisados, sem aumentar muito a potência elétrica do reator, para os dois tipos de eletrodos. Os experimentos realizados com reator de EF mostraram uma alta eficiência na redução da turbidez e concentração de cromo (98%). Ademais, esse sistema também pode ser utilizado na redução de outras concentrações elementares como cálcio, potássio e zinco, para ambos os tipos de eletrodos (Fe/Al). Em comparação com os eletrodos de ferro, o eletrodo de alumínio apresentou um melhor fator de redução nos valores de DQO (80%) e um bom fator de redução de ferro (50%). Por outro lado, o método de EF para o tratamento de sistema de efluentes de curtumes foi também comparado ao método convencional utilizando agentes coagulantes e floculantes, mostrando uma grande semelhança entre eles no fator de redução. No método EF não é necessário introduzir substâncias para iniciar o processo de coagulação e floculação no tratamento de efluente.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ismael L Costa Junior.pdf: 1312326 bytes, checksum: fbf4a20b6caef1e0155c8eb9dea28ffe (MD5) Previous issue date: 2007-12-13 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior In the present work the lead uptake onto a living free floating aquatic macrophyte Pistia stratiotes was investigated. The bioaccumulation mechanism were applied to understand the metal uptake by the autochthonous free floating Pistia, common in ponds and shallow lakes from southern Brazilian states from a hydroponics solution. The experiment was performed using several healthy acclimatized plants Pistia Stratiotes. For the metal uptake, aquatic plants were grown in plastic containers containing 5 L test liquids and 2 mg L-1 of into a greenhouse for 35 days. Twenty one replicates were used for metal treatment. Only healthy acclimatized plants of a uniform size and weight were selected for experimental purposes. Approximately 30 g wet weights of Pistia stratiotes were put into aqueous solution. The room temperature and pH were daily measured and deionized water was adding to compensate for water losses. Seven collections were carried out during five weeks which both plants and test liquids were collected from three replicate containers of each metal treatment. The plant wet weight was measured before the experiment and after the each collection. Plants were oven-dried at 80°C for 72 hours and weighted reducing their mass around 94 %, and then they were grinded and digested by acid attack. A Gallium internal standard was added to an aliquot of water or digested plant. An aliquot of 5µL was deposited on a pre-cleaned acrylic disk (ø30 mm, 3 mm thick) and dried at room temperature. Blank control samples containing de-ionized water and all reagents used in the experiment were prepared by the same procedure. Metal concentrations on dried weight plants and cultivation water were measured using the SR-TXRF. The data from the lead bioaccumulation experiment using living Pistia stratiotes have been represented by the irreversible Langmuir, reversible Langmuir, first order and second order models. The maximum capacity of lead removal (qmax ) and the kinetic constant of lead bioaccumulation (k) were the adjustable parameters. The model that described in more appropriate way the bioacumulação was of the kinetic of the reversible Langmuir, presenting a qmax of 0,21 mg g-1 and k of 0,69 L mg-1 d-1, what it demonstrates a good removal of Pb+2 to the long one of the time. Neste trabalho investigou-se a remoção de íons Pb+² presentes em uma solução hidropônica pela macrófita Pistia stratiotes viva, comum em lagoas e em lagos rasos dos estados do sul do Brasil. Realizou-se o experimento com espécimes saudáveis de Pistia stratiotes devidamente aclimatadas. Para o cultivo foram usados recipientes plásticos contendo 5 L da solução hidropônica e 2 mg L-1 de Pb durante 35 dias em estufa. Vinte e uma replicatas foram utilizadas no experimento, sendo em cada uma adicionada cerca de 30 g em biomassa úmida da planta previamente aclimatadas. A temperatura e o pH foram monitorados diariamente, além da adição de água deionizada para amenizar as perdas por evaporação. Durante cinco semanas foram realizadas sete coletas das triplicatas de amostras de planta e da solução de cultivo. As amostras de macrófitas, pesadas na montagem do experimento e após a coleta, foram secas em estufa a 80°C durante 72 horas tendo redução de massa em torno de 94%. Cerca de 0,5 g da matéria seca foi digerida em meio ácido e um padrão interno de Gálio foi adicionado as amostras de solução de cultivo ou da planta digerida. Uma alíquota de 5µL foi extraída e depositada na superfície de um disco em acrílico (ø30 mm, 3 mm espessura) sendo seca a temperatura ambiente. Amostras de controle do branco, água deionizada e todos os reagentes usados no experimento foram preparados pelo mesmo procedimento. As concentrações presentes na solução de cultivo e na planta foram medidas pela técnica SR- TXRF. Os dados experimentais da cinética de remoção foram representados pelos modelos cinéticos de Langmuir irreversível, Langmuir reversível, Primeira ordem e Segunda ordem. A capacidade máxima de remoção (qmax) e a constante cinética de bioacumulação (k) foram os parâmetros ajustáveis. O modelo que descreveu de modo mais apropriado a bioacumulação foi o da cinética de Langmuir reversível, apresentando um qmax de 0,21 mg g-1 e k de 0,69 L mg-1 d-1, o que demonstra uma boa remoção de Pb+2 ao longo do tempo.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Juliana M T de A Pietrobelli.pdf: 433056 bytes, checksum: 7b00ac350c2587cbaab2d44229acb25d (MD5) Previous issue date: 2007-12-09 In the present work has been studied the metallic ion removal from aqueous solutions using the non-living aquatic macrophytes Egeria densa as biosorbent in order to assess its potential on cadmium, cuprum and zinc ions adsorption experiments. For this purpose, several adsorption tests were performed by duplicate in order to determine the optimal experimental conditions, based on the effects of aqueous solution pH, drying temperature, and particle size on mono-component adsorption kinetic and equilibrium experiments using the E. densa dry biomass. Metallic aqueous solutions were prepared dissolving cadmium, cuprum and zinc chlorate (Cl2Cd.H2O, Cl2Cu.2H2O, Cl2Zn) in deionized water. In this way, some biosorption experiments were carried out setting up aqueous solution pH values at 4, 5 and 6 and non-adjusted pH value under constant and controlled temperature at a shaker system for each metallic ion in order to obtain the equilibrium parameters. At each experiment, initial and final metal concentrations were determined by the Atomic Absorption Spectrometry technique. At room temperature and without shaking up, the metal precipitation into the aqueous solution was observed since pH 5 for cadmium and cuprum ions, while for zinc ion this process has began only near to pH 6. Based on the metallic ion removal factor at 30 and 50oC, the best biosorbent drying temperature was obtained at low temperature. On the other hand, the particle size effect onto metal biosorption process is not significant according the similar metallic removal factor for all the different particle sizes investigated. The biosorption kinetic results at non-adjusted pH and 5-adjusted pH and have shown an equilibrium time reduction from 60 to 45 and 30 minutes for cadmium and zinc ion, respectively. While, for cadmium ion, the pH effect was to reduce from 12 to 2 h due to change the aqueous solution pH value from non-adjusted to 5, respectively, with an increasing on removal factor from 60 to 70%. The experimental data were interpreted by four adsorption models. The pseudo first and second order models were used to fit the kinetic biosorption data. For all the metallic ions investigated the pseudo second order model has got fitting better the kinetic biosorption data. On the other hand, the Freundlich and Langmuir model were used to interpret the equilibrium data. For adsorption experiments at pH 5 and according to statistical criteria, the Langmuir model was better than Freundlich one to fit the experimental data. The adsorption parameters, qmax and b, obtained from Langmuir model were 1.28 mequivg-1 and 0.40 L g-1, 1.47 mequivg-1 and 3.73 L g-1, 0.922 mequivg-1 and 0.829 L g-1 for cadmium, cuprum and zinc, respectively. At mono-component biosorption conditions suggested above, the non-living aquatic macrófita E. densa biomass can be used into effluent treatment systems as biosorbent due to its great adsorption potential. O presente trabalho teve por objetivo avaliar o potencial da macrófita aquática, Egeria densa, seca, na remoção dos íons metálicos Cd (II), Cu (II) e Zn (II). Foram realizados testes para verificação da influência do pH, temperatura de secagem do biossorvente, temperatura de biossorção e tamanho das partículas a serem utilizados nos testes cinéticos e de equilíbrio. Todos os experimentos foram realizados em duplicata. No estudo de equilíbrio da biossorção dos íons metálicos, monocomponentes, foram realizados experimentos com pH ajustados em 4, 5 e 6 e sem ajuste. Os ensaios foram realizados à temperatura controlada, sob agitação constante. As concentrações dos íons metálicos foram determinadas por espectrofotometria de absorção atômica. Pelo teste de precipitação, realizado em temperatura ambiente e sem agitação, observou-se que acima de pH 5 inicia-se a precipitação para os íons Cd (II) e Cu (II), enquanto para o Zn (II) este processo inicia-se próximo de pH 6. Através do teste de temperatura de secagem e de biossorção verificou-se que a maior porcentagem de remoção ocorre na temperatura de secagem ambiente e a temperatura de biossorção de 30oC. A influência do tamanho das partículas do biossorvente também foi avaliada, sendo a diferença na porcentagem de remoção insignificante para os diferentes tamanhos testados. Na avaliação da influência do pH verificou-se, no teste cinético, que para os íons Cd (II) e Zn (II) ocorreu uma redução no tempo de equilíbrio de 1 hora (sem ajuste) para 45 minutos (pH 5) e para o íon Cu (II) ocorreu uma redução no tempo de equilíbrio de 12 horas (sem ajuste) para 2 horas (pH 5), com aumento na taxa de remoção de 60 para 70%. Na verificação da cinética de biossorção, o melhor ajuste foi obtido pelo modelo de pseudo-segunda ordem, para todos os íons metálicos testados. O modelo que melhor se ajustou aos dados de equilíbrio foi o de Langmuir, com pH ótimo 5, cujos parâmetros qmax e b para os íons de Cd, Cu e Zn em pH 5 foram: 1,28 meq.g-1 e 0,40 l.g-1, 1,47 meq.g-1 e 3,73l.g-1, 0,922 meq.g-1 e 0,829l.g-1, respectivamente. Assim, pelos resultados obtidos pode-se afirmar que a biomassa da macrófita aquática Egeria densa possui grande potencial para o tratamento de efluentes contendo metais pesados.

Made available in DSpace on 2017-07-10T17:37:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carlos Eduardo Zacarkim.pdf: 1740959 bytes, checksum: 9a3d103ef7901556f85a74ee94d57e40 (MD5) Previous issue date: 2006-09-25 Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico Water contamination with heavy metals is a very important problem in the current world. Occurrence of toxic metals in pond and river water affects the lives of local people that depend upon these water sources for their daily requirements. Chromium is one of the toxic heavy metals, which is released into environment in effluents generated from tanneries and other industries. Conventional chemical methods for removal of toxic metals are ineffective when levels of metals in wastewaters are very low (between 10 - 100 ppm). Therefore, use of low cost, natural resources for removal of metal is being preferred over other conventional methods. Many plants have been known to accumulate heavy metals and other nutrients from contaminated waters and can be exploited for polishing of wastewaters. Aquatic macrophytes have been used during the last two decades for water metal removal competing with other secondary treatments, being the principal mechanism for metal uptake adsorption trough roots. As an alternative method, constructed wetlands have emerged as a viable option for addressing a wide range of water quality problems, especially in treating wastewater effluent. In tropical and subtropical regions, because of its abundance and the large biomass produced, the water hyacinth (Eichhornia crassipes) has been studied especially for this purpose. The main objective of the present study was to evaluate two constructed wetland in greenhouse for treating of tannery wastewater effluent, using two autochthonous floating macrophytes Eicchornia crassipes and Salvinia auriculata in order to remediate the contaminated industrial effluent, under natural conditions. The amount of wastewater generated by a tannery industry is ranged 30-50 L per kg of processed animal skins. Around of 10% of all wastewater effluent correspond to initial stage of animal skin processing into leather and 90% corresponding to intermediate and final process such as washing, neutralization and tinged. This work was performed at a 48-m2 greenhouse constructed in the Toledo Campus of the West Paraná State University, using wastewater effluents from a Tannery industry located in Toledo County. The experiences were carried out for three different hydraulic removal time: 4, 6 and 8 days. At each collection time, physic-chemical parameters such as Oxygen Chemical Demand (OCD), Inorganic Phosphorus and Total Kjeldahl Nitrogen (TKN), pH, Dissolved Oxygen (DO) were determined according to chemical standard methods, and Chromium, Sulfur, Aluminium and Iron total concentrations were calculated by PIXE technique. The second wastewater treatment wetland system working with aquatics plants Salvinia was excluded of these experiences due to tannery wastewaters were along the time in presence of different concentrations of contaminants, showing non-reliable results. Also, tannery wastewaters have shown very high concentrations of sulfur. In such conditions, salvinia species started showing toxicity symptoms and began to develop necrosis. On the other hand, the first wetland system working with the water hyacinth showed high contaminants removal percentages for all evaluated parameters A quantidade de águas residuárias produzidas por um curtume variam entre 30-50L por quilograma de pele processada. Do total dos efluentes, cerca de 10% correspondem ao estágio inicial de fabricação do couro e o restante remanescente corresponde ? s demais etapas do processo como a neutralização, tintura, lavagem, etc. O uso de wetlands como alternativa no processo de tratamento de águas residuais vem sendo empregado como alternativa, visto a tecnologia e manejo simples e de baixo custo em relação a outros sistemas convencionais que, por apresentarem sistemas sofisticados de tratamento, proporcionam custos elevados. Visto ? problemática ambiental causada pela industria do couro, o presente trabalho avaliou um sistema wetland construído com macrófitas aquáticas flutuantes no pós-tratamento de efluente de um curtume de acabamento. A pesquisa foi realizada entre os dias 09/02 a 05/05/2006 na UNIOESTE/ Campus de Toledo, utilizando efluente proveniente de um curtume de acabamento de couro localizado no município de Toledo - PR, onde a matéria prima é o couro wet-blue. O estudo foi baseado em dois sistemas: um utilizando-se a macrófita Eicchornia crassipes e outro a macrófita Salvinia sp. Os parâmetros avaliados foram: DQO, Nitrogênio Total Kjeldahl NTK, Fosfato Total, pH, O2 Dissolvido, e os íons (Cr, S, Al e Fe). O sistema II, operado com a macrófita Salvinia sp., apresentou problemas em relação a concetração de nutrientes fornecidos pelo efluente do curtume optando-se em operar somente com o Sistema I, onde foram avaliados 3 tempos de detenção hidráulicas (4, 6 e 8 dias). O Sistema I apresentou reduções de 73,41% a 79,91% de DQO, 48,94% a 83,51% de Fósforo total, 59,24% a 67,93% de Nitrogênio total, 73,6% a 87,7% Cromo, 26,5% a 52% de Enxofre, 60 a 78% para o Ferro e 58,5% a 80,4% para o Alumínio. O principal limitante do sistema e o provável responsável pela morte das plantas no sistema II foi o Enxofre. De modo geral, o TDH de 6 dias foi o que apresentou melhores resultados em porcentagens de remoção. O sistema resultados promissores em termos de remoção a baixo custo operacional