02 - Mestrado - Engenharia Civil
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Navegando 02 - Mestrado - Engenharia Civil por Assunto "Activated carbon"
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Item Avaliação da remoção de Microcystis sp. e microcistinas no tratamento por ciclo completo e adsorção em carvão ativado com avaliação ecotoxicológicaFrancisco, Amanda Alcaide; Kuroda, Emília Kiyomi [Orientador]; Bernardo, Luiz Di; Pereira, Edilaine ReginaResumo: O despejo inadequado de efluentes em corpos hídricos pode acelerar o crescimento de algas e cianobactérias, acarretando na eutrofização de rios utilizados como mananciais de abastecimento A presença das cianobactérias é uma das grandes preocupações para o tratamento de água, uma vez que estes microrganismos podem ser produtores de metabólitos tóxicos, as cianotoxinas, com destaque às microcistinas – MCs, nocivas à saúde humana e animal As estações de tratamento de água utilizam, em sua maioria, o tratamento por ciclo completo, composto por coagulação, floculação, sedimentação e filtração que, operando em condições adequadas, são capazes de remover células intactas de cianobactérias, porém ineficientes na remoção de MCs dissolvidas Desse modo, é necessário o emprego de técnicas complementares como adsorção em carvão ativado pulverizado – CAP ou granular – CAG, eficientes na remoção de MCs extracelulares Este trabalho teve por objetivo avaliar a eficiência do tratamento em escala de bancada por ciclo completo associado ou não à adsorção em CAP e CAG na remoção de células de Microcystis sp e MCs com avaliação ecoxicológica Para tanto foi preparada água de estudo com densidade celular da ordem de 15 cel mL-1 de Microcystis sp e concentração de 2 µg L-1 de MCs Foi utilizado como coagulante o hidróxi-cloreto de polialumínio e amostrados 14 CAPs e 7 CAGs Os resultados indicaram que o parâmetro de maior relevância na seleção de carvão ativado a ser empregado na adsorção de MCs está relacionado à distribuição de mesoporos correlacionado ao Índice de Azul de Metileno, destancando-se os CAPs 5 (nacional) e 8 (importado) e os CAGs 5 (nacional) e 7 (importado) No experimento de tratamento por ciclo completo com filtração em areia observou-se que as condições de maior eficiência de coagulação ocorreu para a dosagem de 4, mg L-1 de Al e pH 6,7, resultando para as amostras após filtração em remoções de 99,9% de células de Microcystis sp, e de 11,3% para as MC extracelulares Nos experimentos com associação do tratamento por ciclo completo à adsorção em CAP verificou-se que as dosagens de 5 mg L-1 e 4 mg L-1 de CAP5 e CAP8 para os tempos de contato de 3 min e 6 min, respectivamente, removeram 99,9% de células e aproximadamente 99% de MCs extracelulares Já para o tratamento por ciclo completo seguido de adsorção em CAG após 24 h foi observado que o CAG5 e CAG7 apresentaram remoções de MCs extracelulares de 99,9 e 1%, repectivamente Os ensaios de ecotoxicidade e os valores de CE572h em P subcapitata, CE524h e CE548h para C dubia e CL524h para A salina, mostraram que a água de estudo e os filtrados após cada tratamento não apresentaram toxicidade, enquanto a cultura de Microcystis sp e o extrato bruto de MCs resultaram ser tóxicos, resultando na seguinte ordem decrescente de toxicidade em relação aos organismos-teste: P subcapitata, C dubia e A salinaItem Pós-tratamento de lixiviados de aterro sanitário por coagulação, filtração ascendente em pedregulho e adsorção em carvão ativado e avaliação ecotoxicologicaSilva, Andressa Algayer da; Kuroda, Emília Kiyomi [Orientador]; Pereira, Edilaine Regina; Yamashita, Cássia Reika Takabayashi; Bernardo, Luiz DiResumo: O lixiviado é gerado pela decomposição dos resíduos sólidos associado à pluviosidade e, devido as suas caracteristicas físico-químicas e biológicas não é permitido seu descarte in natura em corpo hídrico, requerendo um devido tratamento A técnica por processos biológicos é a mais utilizada no tratamento de lixiviado porém, não são removidos compostos recalcitrantes, sendo necessário o uso de processos complementares, como os físico-químicos Além disso, com a finalidade de garantir a preservação do ambiente aquático, é necessario a realização de ensaios ecotoxicológicos Esta pesquisa avaliou a eficiência da técnica de filtração ascendente em pedregulho - FAP e de sua associação à sistemas adsortivos com carvão ativado granular – CAG ou pulverizado - CAP para lixiviados tratados biologicamente (lixiviados de estudo) provenientes dos aterros dos municípios de Cianorte (lixiviado A) e de Londrina (lixiviado B) do estado do Paraná, visando à remoção de matéria orgânica recalcitrante com avaliação ecotoxicológica Os ensaios foram realizados em instalação piloto de filtração ascendente com associação ou não de carvão ativado e consistiram nas carreiras denominadas FAP, FAP – CAG e CAP – FAP para os lixiviados de estudo Foram realizadas coletas periódicas do efluente pós-tratado durante as carreiras de filtração que foram monitoradas pelo pH de coagulação, perda de carga, caminhamento da frente de impurezas, cor aparente e cor verdadeira Ao final de cada ensaio, foram coletadas amostras de cada ciclo e constituída a amostra representativa e então realizadas análises de cor verdadeira, de DQO, de COD, de cloretos e de SDT Os lixiviados bruto,após tratamento biológico e pós-tratados por FAP, FAP – CAG e CAP – FAP foram submetidos à ensaios ecotoxicológicos com os organismos aquáticos A salina, P subcaptata e C dubia e D magna Os resultados mostraram que a filtração ascendente em pedregulho associada ou não aos processos adsortivos, adaptada ao pós-tratamento de lixiviado estabilizado de aterro sanitário em escoamento contínuo e escala piloto, mostrou ser uma técnica promissora em relação à remoção de matéria orgânica recalcitrante, com produção de efluentes com qualidade compatível às legislações vigentes, com índices de produtividade efetiva entre 66 e 69% e carreiras de filtração com duração entre 4,7 e 46,3 h Em relação aos ensaios de ecotoxicidade, foi possivel observar que houve redução de toxicidade a cada etapa do tratamento para ambos lixiviados e que para todos os organismos-teste, os lixiviados bruto, de estudo e pós-tratados para o lixiviado A apresentaram menor toxicidade em relação aos do lixiviado BItem Remoção de atrazina e simazina em águas pela técnica de tratamento de ciclo completo e adsorção em carvão ativadoMelo, Thais Borini de; Kuroda, Emília Kiyomi [Orientador]; Costanzi, Ricardo Nagamine; Yamashita, Cássia Reika Takabayashi; Bernardo, Luiz DiResumo: A utilização de agrotóxicos gera graves problemas de contaminação às águas superficiais e subterrâneas Os herbicidas atrazina – ATZ e simazina – SMZ são comumente utilizados em plantações de milho e são conhecidos por sua persistência no meio aquático Londrina está inserida na bacia hidrográfica do rio Tibagi e apresenta características agrárias significativas Sendo assim, é importante a realização de estudos que visem identificar os agrotóxicos presentes em águas da região e investigar tecnologias de tratamento para sua remoção a níveis seguros O objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho da técnica de ciclo completo, em relação à remoção dos agrotóxicos ATZ e SMZ, associada ou não à adsorção em carvão ativado pulverizado – CAP e granular – CAG O método cromatográfico para análise de agrotóxicos foi implementado em UPLC-MS/MS e amostras de água bruta do rio Tibagi foram analisadas em relação à presença de agrotóxicos Nessas amostras, o composto identificado em maiores concentrações foi a ATZ As curvas de calibração elaboradas para a ATZ e para a SMZ apresentaram coeficientes de correlação de ,9999 e ,9989 e LQ = 1,5 e ,3 µg L-1, respectivamente, portanto, o método foi considerado satisfatoriamente linear e sensível Realizou-se a seleção do CAP e do CAG mais adequados, dentre alguns tipos nacionais e importados 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 previamente caracterizada A amostra foi fortificada com ATZ e SMZ e submetida aos experimentos de tratabilidade O CAP foi aplicado em dois tempos de contato: 3 min (adição a 1 min após a coagulação) e 6 min (simulando a adição na captação) A condição de coagulação definida foi: dosagem de alumínio = 8 mg L-1 e pH = 6,3 A água de estudo preparada resultou nas concentrações de 55,8 µg L-1 de ATZ e 6,9 µg L-1 de SMZ O tratamento por ciclo completo apresentou eficiência de remoção de 14,3% para a ATZ e 1,8% para a SMZ, com concentrações residuais de 47,8 e 54,3 µg L-1 Para o tratamento por ciclo completo associado à aplicação de 5 mg L-1 de CAP selecionado (CAP5, de pinus, nacional), com tempo de contato de 3 min, obteve-se as concentrações residuais de 1,1 µg L-1 de ATZ e 1,7 µg L-1 de SMZ (81,8 e 82,4% de remoção) Já com tempo de contato de 6 min, foi obtida concentração residual de 1,5 µg L-1 para ambos os compostos (97,3 e 97,6% de remoção de ATZ e SMZ, respectivamente) Para o tratamento por ciclo completo seguido de adsorção em CAG selecionado (CAG5, oriundo de endocarpo de coco, nacional), as concentrações residuais resultaram em ,3 µg L-1 de ATZ e ,8 µg L-1 de SMZ (99,95 e 99,87% de remoção) Foram realizados experimentos de adsorção utilizando águas de estudo com 17 µg L-1 de ATZ e 154 µg L-1 de SMZ, com diferentes dosagens de CAP5 e de CAG5, durante 3 horas, e os dados obtidos foram ajustados à isoterma de Freundlich A capacidade de adsorção foi superior para a ATZ quando comparada à da SMZ Concluiu-se que o ciclo completo não foi capaz de produzir água tratada que atendesse o valor limite da Portaria MS 2914/211 (2, µg L-1 para ambos os agrotóxicos) A condição de aplicação do CAP5 que atendeu aos requisitos de potabilidade foi a dosagem de 5 mg L-1, com tempo de contato de 6 min, indicando que a aplicação do carvão na captação minimizaria a interferência do coagulante no processo adsortivo O tratamento por ciclo completo com adsorção em CAG5 mostrou-se eficiente para remoção de ATZ e SMZ, apresentando os menores valores residuais obtidos no estudoItem Remoção de diuron e metolacloro em águas pela técnica de tratamento de ciclo completo e adsorção em carvão ativadoJurkevicz, Sarah Sasaki; Kuroda, Emília Kiyomi [Orientador]; Yamashita, Cássia Reika Takabayashi; Bernardo, Luiz Di; Costanzi, Ricardo NagamineResumo: A contaminação das águas superficiais e subterrâneas com agrotóxicos tem se tornado uma questão de preocupação crescente devido ao uso generalizado e indiscriminado em detrimento do aumento de produtividade das áreas agrícolas Dentre os agrotóxicos, o diuron - DIU e o metolacloro - MET são amplamente utilizados como herbicidas de pré e pós-emergência Além dos efeitos negativos sobre a saúde humana, a contaminação dos mananciais por agrotóxicos representa uma dificuldade para o tratamento de água No Brasil, a maioria das estações de tratamento de água utiliza o tratamento de ciclo completo, composto por coagulação, floculação, sedimentação e filtração, que são ineficientes para remover agrotóxicos, o que requer a adoção de tecnologias complementares de tratamento A adsorção em carvão ativado pulverizado - CAP e granular - CAG apresenta elevada eficiência para remover agrotóxicos de águas, devido à elevada capacidade de adsorção do material e por não gerar subprodutos Este trabalho teve por objetivo avaliar a eficiência de remoção dos agrotóxicos DIU e MET, por tratamento de ciclo completo sem e com adsorção em CAP e CAG, em escala de bancada Para analisar os agrotóxicos em níveis de concentração na ordem de µg L-1 e ng L-1, foi realizado o preparo de amostra em extração de fase sólido – SPE e implementada a análise por cromatografia líquida de ultra eficiência acoplada à espectrometria de massas em série - UPLC-MS/MS A água de estudo utilizada nos experimentos de tratabilidade foi coletada do rio Tibagi e fortificada com 149, µg L-1 de DIU e 67,6 µg L-1 de MET Foi utilizado como coagulante o cloreto de polialumínio e amostrados 14 CAPs e 7 CAGs A condição de coagulação selecionada a partir do diagrama de coagulação foi a dosagem de 8 mg L-1 de Al e pH de 6,3 Nos ensaios de tratabilidade foram utilizados o CAP5 e o CAG5, que apresentaram elevados valores de número de iodo – NI e índice de azul de metileno – IAM No experimento de tratabilidade por ciclo completo as amostras resultaram em remoções de 68,7% e 69,% para o DIU e MET, respectivamente Nos experimentos de ciclo completo associado à adsorção em CAP verificou-se que as dosagens de 4 e 8 mg L-1, com tempo de contato de 3 min, não atenderam os limites máximos permitidos pela Portaria MS 2914/211 para os dois compostos Já na dosagem de 4 mg L-1 com tempo de contato de 6 min, resultou em remoções superiores de 98,6% para o DIU e 95,9% para o MET, com concentrações residuais de 15,2 µg L-1 e de 2,8 µg L-1, respectivamente O experimento de tratamento por ciclo completo e seguido de adsorção em CAG com tempo de contato mínimo de 2 min apresentou elevada eficiência de adsorção, com remoção de 99,98% para o DIU e 94,4% para o MET, produzindo águas com residuais de ,2 µg L-1 de DIU e 3,8 µg L-1 de MET Em relação às isotermas de adsorção segundo o modelo de Freundlich para o CAP5 e o CAG5, os valores de Kf para o DIU foram de 12,29 e 9,93, respectivamente, e para o MET os valores de Kf foram de 9,89 e 15,65, respectivamenteItem Remoção de precursores de subprodutos da cloração no tratamento de águas com microalgas por ciclo completo e adsorção em carvão ativadoAssunção Junior, Vilson Gomes da; Kuroda, Emília Kiyomi [Orientador]; Jabur, Andrea Sartori; Hirooka, Elisa YokoResumo: O cloro é o agente oxidante mais utilizado no tratamento de águas para abastecimento, sua reação com a matéria orgânica natural das águas produz subprodutos de caráter citotóxico, mutagênico e carcinogênico Dessa forma, a oxidação da matéria orgânica derivada de metabólitos de microalgas tem se tornado relevante, devido a seu extenso registro de ocorrências aliado à natureza hidrofílica e recalcitrante ao tratamento por ciclo completo, requerendo técnicas complementares para remoção satisfatória O trabalho avaliou a eficiência do tratamento por ciclo completo e adsorção em carvão ativado pulverizado - CAP e granular - CAG para remoção de precursores de subprodutos da oxidação com cloro em águas contendo Microcystis sp e Chlorella vulgaris Foi avaliada a formação de trihalometanos nas águas de abastecimento de Londrina pelo método de Potencial de Formação – PF, Condições Uniforme de Formação – UFC e Sistema de Distribuição Simulado; a contribuição de três frações de matéria orgânica: algal – MOA, algal suspensa – MOAS e algal dissolvida – MOAD na formação de AHA e THMs; e a eficiência do tratamento por coagulação-floculação-sedimentação – CFS e ciclo completo - CC associado ou não a adsorção em CAP e CAG na remoção de precursores de subprodutos, com avaliação de ecotoxicidade aguda em organismos-teste Daphnia magna e Artemia salina Os resultados indicaram que, nas duas coletas realizadas as águas brutas, tratadas após a filtração, e tratadas após a cloração, provenientes da ETA Tibagi apresentaram formação de THMs superior à da ETA Cafezal, em todos os métodos de ensaio Em relação a formação de subprodutos das frações de matéria orgânica algal, a MOAD representou entre 19,3 e 3,9% e a MOAS entre 32,5 e 64% do potencial de formação de SPOs da MOA, sendo que para a fração de MOA de Microcystis sp apresentou formação específica superior para AHA e inferior para THM a C vulgaris Na seleção de carvões ativados para adsorção de MOAD de Microcystis sp e Chlorella vulgaris correlacionada à absorvância UV254, o número de iodo – NI e o índice de azul de metileno – IAM apresentaram forte correlação com a redução de UV254, sendo o IAM um melhor preditor da capacidade sortiva do carvão Para realização dos experimentos de tratabilidade foram preparadas duas águas de estudo – AE-Ms e AE-Cv com densidade celular da ordem de 16 cél mL-1 de M sp e C vulgaris respectivamente As condições coagulação-floculação e sedimentação de maior eficiência foram obtidas para a dosagem de 12, mg L-1 de Al e pH de 6,45 para AE-Ms e dosagem de 12, mg L-1 de Al e pH de 6,8 para AE-Cv A redução do PF de subprodutos no tratamento por CFS variou entre 68 e 85%, por CC entre 68 e 86%; por CAP+CFS entre 71 e 89%, por CAP+CC entre 77 e 85% e por CC+CAG entre 59 e 92% As amostras brutas – AE-Ms e AE-Cv e tratadas em todas as etapas do tratamento, antes e após a cloração, não apresentaram ecotoxidade aguda para Daphnia magna e Artemia salina