01 - Doutorado - Engenharia Civil

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Navegando 01 - Doutorado - Engenharia Civil por Autor "Bernardo, Luiz Di"

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    Aplicação de adsorvedores pulverizados magnetizados na remoção de 17ß -estradiol, diclofenaco e triclosan no tratamento de água para abastecimento visando sua reutilização
    (2023-06-15) Pimenta, José Augusto Alves; Kuroda, Emilia Kiyomi; Rodrigues, Liana Alvares; de Souza, Janette Beber; Araki, Koiti; Bernardo, Luiz Di
    Resumo: A presença de princípios ativos como fármacos e produtos de cuidado pessoal em mananciais, superficiais ou subterrâneos, implica na degradação da qualidade da água bruta que, por vezes, é utilizada abastecimento público. As estações de tratamento de água- ETAs utilizam no Brasil, em sua maioria, o tratamento por ciclo completo, composto pelas etapas de coagulação, floculação, sedimentação e filtração, que sozinho é ineficiente na remoção de hormônios, anti-inflamatórios e resíduos de produtos de cuidado pessoal, como 17ß-estradiol – E2, Diclofenaco – DCF e Triclosan – TRC, respectivamente. Sendo assim, faz-se necessário investigar técnicas complementares que, associadas às técnicas convencionais de tratamento, sejam capazes de produzir água com qualidade adequada para consumo humano. A adsorção com materiais pulverizados como carvão ativado - CAP e zeólitas - ZEO apresenta-se como uma alternativa. No entanto, um dos problemas acerca da aplicação desses materiais, é que eles apresentam alto custo e seu uso implica na geração de mais resíduos nas ETAs, surgindo, então, a necessidade de estudos acerca de sua reutilização. Desta forma, o presente trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho do emprego de adsorvedores pulverizados magnetizados (CAPs e ZEOs) na adsorção e dessorção de E2, DCF e TRC, como processo complementar ao tratamento de águas para abastecimento por ciclo completo, em escala de bancada, visando sua reutilização. Para tanto foi implementado e validado um método quali-quantitativo de análise cromatográfica de E2, DCF e TRC, com linearidade, sensibilidade, precisão, exatidão, especificidade/seletividade e efeito matriz adequados. Dos 4 carvões CAPs e das 4 ZEOs amostrados, selecionou-se o CAP5mag como adsorvedor de maior eficiência de adsorção de E2, DCF e TRC (100; 59,4 e 78,7%, respctivamente). As condições de dessorção investigadas, para os solventes metanol – MeOH, acetona – ACT e acetonitrila – ACN, indicaram que o processo foi norteado pela afinidade/capacidade de interação e/ou solubilização dos contaminantes estudados, no qual o CAP5mag apresentou-se como o adsorvedor de maior eficiência de dessorção, de E2, DCF e TRC (27,9; 100 e 94,8%, respectivamente), sendo então o adsorvedor magnetizado selecionado – AMS. A caracterização complementar do AMS indicou que o processo de magnetização acarretou reduções significativas dos parâmetros relativos à microporosidade do material. Todavia, a eficiência adsortiva do carvão magnetizado foi aumentada, indicando que o processo de magnetização pode ter atribuído características físico-químicas que favoreceram a adsorção. A condição de coagulação de maior eficiência foi definida em ensaios de coagulação, floculação e sedimentação, utilizando cloreto de polialumínio em uma amostra de água do rio Tibagi (dosagem de alumínio = 8 mg L-1 e pH = 6,25). Nos experimentos de tratabilidade, a água bruta do rio Tibagi foi fortificada com E2, DCF e TRC, resultando em concentrações de 57; 67,8 e 44,9 µg L-1, respectivamente. O tratamento pela técnica de ciclo completo com filtração em areia apresentou porcentagens de remoção de apenas 9,5; 0,6, e 5,4% para E2, DCF e TRC, respectivamente, sendo ineficiente na remoção destes compostos. O AMS foi aplicado como processo complementar ao tratamento de água por ciclo completo simulando dois pontos de aplicação, sendo um após a coagulação na ETA, com tempo de contato de 30 minutos e dosagem de 70 mg L-1 e na captação de água bruta com tempo de contato de 60 min e dosagem de 70 mg L-1. Ambas as condições de aplicação de AMS apresentaram eficiências de remoção de aproximadamente 100% de E2, DCF e TRC, evidenciando assim a eficácia da aplicação do AMS como processo complementar ao tratamento por ciclo completo. A recuperação do AMS incorporado ao lodo gerado pelo tratamento por ciclo completo, em bateladas, foi mais eficiente utilizando tempo de contato de 30 min, com 80 ± 1,5% de eficiência. O processo de dessorção de E2, DCF e TRC do AMS com o solvente de maior eficiência, MeOH, resultou em eficiências médias superiores a 61,9; 73,9 e 67,5 %, respectivamente. A recuperação do metanol empregado no processo de dessorção por evaporação e condensação, resultou em uma média superior a 84,2%. A reutilização do AMS em 4 ciclos levou à exaustão a capacidade adsortiva do material e a adoção de uma estratégia operacional de suplementação da dosagem de 20% de AMS novo a cada ciclo resultou em remoções de aproximadamente 100% dos compostos.
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    Remoção de contaminantes em águas pela técnica de tratamento de ciclo completo associada à adsorção
    Fukumoto, Amanda Alcaide Francisco; Kuroda, Emília Kiyomi [Orientador]; Cava, Carlos Eduardo; Theodoro, Joseane Débora Peruço; Bernardo, Luiz Di; Costanzi, Ricardo Nagamine
    Resumo: O despejo de efluentes domésticos, industriais e agrícolas nos corpos hídricos, favorece o surgimento de agrotóxicos e medicamentos, bem como o crescimento de cianobactérias potencialmente tóxicas, prejudicando a qualidade dos mananciais utilizados para abastecimento público As estações de tratamento de água utilizam, em sua maioria, o tratamento por ciclo completo, composto por coagulação, floculação, sedimentação e filtração, que são ineficientes na remoção de agrotóxicos, hormônios e toxinas dissolvidas, como a atrazina – ATZ, simazina – SMZ, 17ß-estradiol – E2, 17a-etinilestradiol – EE2 e microcistinas – MCs Dessa forma, este trabalho teve por objetivo avaliar a eficiência do tratamento por ciclo completo associado ou não à adsorção em carvão ativado pulverizado – CAP e granular – CAG e nanomateriais – NMs na remoção de ATZ, SMZ, E2 e MCs, adicionados nas formas de produto comercial – PC Dos 16 CAPs, 8 NMs e 9 CAGs amostrados, selecionou-se os CAPs 5 (vegetal, de pinus), 8(*) (mineral) e 16 (vegetal, de babaçu), os CAGs 5 (vegetal, de coco) e 7(*), e o nanotubo de carbono – NTC2 (sem modificação, multiwall) em suspensão, como adsorvedores de maior eficiência A aplicação dos NMs em suspensão, apresentou baixa eficiência comparada aos CAPs e CAGs A condição de coagulação foi definida em ensaios de coagulação, floculação e sedimentação, utilizando cloreto de polialumínio em uma amostra de água do rio Tibagi (dosagem de alumínio = 8 mg L-1 e pH = 6,7) Nos ensaios de tratamento de água as amostras foram fortificadas com os contaminantes de interesse na forma de PC, resultando em concentrações de 46,7; 41,4, 44,4 e 12,4 µg L-1 de ATZ, SMZ, E2 e MCs, respectivamente O tratamento pela técnica de ciclo completo com filtração em areia apresentou porcentagens de remoção de apenas 9,4; 5,8, 11,2 e 11,6% para ATZ, SMZ, E2 e MCs, respectivamente, sendo ineficiente na remoção destes compostos Os CAPs foram aplicados em dois tempos de contato, 3 minutos, simulando à aplicação após a coagulação em estações de tratamento de água – ETA e 6 min simulando à aplicação na captação de água bruta Para remoção de ATZ, SMZ e MCs, foi empregado o CAP5, com dosagens de 6 e 4 mg L-1, e CAP16 com dosagem de 4 e 2 mg L-1 Estas condições apresentaram eficiências de remoção satisfatórias em ambos os pontos de aplicação, resultando em porcentagens de remoção superiores a 91,6% e 1% para ATZ, SMZ e MCs, respectivamente, e de 1% para o E2 Para o tratamento por ciclo completo associado à adsorção em CAGs 5 e 7(*), houve remoção superiores a 98,4% para todos os compostos de interesse, evidenciando a elevada eficiência deste pós-tratamento Devido a baixa eficiência dos NMs em suspensão, os mesmos foram fixados em elementos filtrantes – EFs de polietileno, no qual os NMs de melhor desempenho foram o NTC1 e NTC3-O Para o tratamento por ciclo completo associado à adsorção em EF- NTC1 e EF-NTC3-O ocorreram remoções superiores a 79% para todos os compostos de interesse, apresentando eficiência satisfatória para este pós-tratamento Além disso, os EFs apresentaram capacidade de reativação, podendo ser reutilizados novamente para adsorção dos contaminantes de interesse, após lavagem em NaOH (concentração de 2, mg L-1 e tempo de 3 horas)