Oxidação catalítica da água: catalisadores organometálicos de ferro

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Química e Bioquímica

Tecnologia eletroquímica como tratamento alternativo de efluentes derivados da indústria têxtil e petroquímica

In this work, the treatment of wastewater from the textile industry, containing dyes as Yellow Novacron (YN), Red Remazol BR (RRB) and Blue Novacron CD (NB), and also, the treatment of wastewater from petrochemical industry (produced water) were investigated by anodic oxidation (OA) with platinum anodes supported on titanium (Ti/Pt) and boron-doped diamond (DDB). Definitely, one of the main parameters of this kind of treatment is the type of electrocatalytic material used, since the mechanisms and products of some anodic reactions depend on it. The OA of synthetic effluents containing with RRB, NB and YN were investigated in order to find the best conditions for the removal of color and organic content of the dye. According to the experimental results, the process of OA is suitable for decolorization of wastewaters containing these textile dyes due to electrocatalytic properties of DDB and Pt anodes. Removal of the organic load was more efficient at DDB, in all cases; where the dyes were degraded to aliphatic carboxylic acids at the end of the electrolysis. Energy requirements for the removal of color during OA of solutions of RRB, NB and YN depends mainly on the operating conditions, for example, RRB passes of 3.30 kWh m-3 at 20 mA cm-2 for 4.28 kWh m-3 at 60 mA cm-2 (pH = 1); 15.23 kWh m-3 at 20 mA cm-2 to 24.75 kWh m-3 at 60 mA cm-2 (pH 4.5); 10.80 kWh m-3 at 20 mA cm-2 to 31.5 kWh m-3 at 60 mA cm-2 (pH = 8) (estimated data for volume of treated effluent). On the other hand, in the study of OA of produced water effluent generated by petrochemical industry, galvanostatic electrolysis using DDB led to the complete removal of COD (98%), due to large amounts of hydroxyl radicals and peroxodisulphates generated from the oxidation of water and sulfates in solution, respectively. Thus, the rate of COD removal increases with increasing applied current density (15-60 mAcm-2 ). Moreover, at Pt electrode, approximately 50% removal of the organic load was achieved by applying from 15 to 30 mAcm-2 while 80% of COD removal was achieved for 60 mAcm-2 . Thus, the results obtained in the application of this technology were satisfactory depending on the electrocatalytic materials and operating conditions used for removal of organic load (petrochemical and textile effluents) as well as for the removal of color (in the case of textile effluents). Therefore, the applicability of electrochemical treatment can be considered as a new alternative like pretreatment or treatment of effluents derived from textiles and petrochemical industries.

Técnicas de Proteção e Reparação de Estruturas de Betão Armado contra a Oxidação Causadas pela Água do Mar Estudo de Caso – Residencial Áustria – Calheta São Miguel

A degradação de estruturas de betão armado em larga escala, seja nos grandes centros urbanos, no meio rural, industrial, nas proximidades ou não dos ambientes marítimos, atualmente, deixa observar problemas patológicos relacionados com a oxidação e a degradação do betão. Muitas vezes esses problemas aparecem de uma forma precoce, cuja recuperação envolve custos elevados, outras vezes é de tal forma que se torna difícil a sua recuperação. Nesta óptica, a aplicação de técnicas de intervenção inovadoras e destinadas a solucionar estes problemas tem cada vez mais uma importância primordial. Baseando na Norma Europeia EN 1504 (2004), por ainda não existir uma Norma Caboverdiana, pretende-se fazer um estudo da aplicação das técnicas, bem como dos métodos de intervenção a elas associadas. A alternativa de intervenção para o edifício em estudo é apresentada como proposta, por forma a melhorar o entendimento sobre a aplicabilidade das técnicas de proteção e de reparação. As escolhas dessas técnicas baseiam-se na visita de inspeção visual, levantamento fotográfico e realização de ensaios para o diagnóstico. O LEC (Laboratório de Engenharia Civil), foi o colaborador para a realização dos ensaios.

Remoção de compostos orgânicos em água empregando carvão ativado impregnado com óxido de ferro: ação combinada de adsorção e oxidação em presença de H2O2

In this work, composites based on activated carbon/iron oxide (AC/Fe) were prepared in two different proportions (AC/Fe 5/1 and 1/1) and evaluated in the removal of the organic dye methylene blue (MB). Physical-chemical properties of the composites were determined by X-ray diffraction (XRD), adsorption/dessorption of N2 isotherm, temperature programmed reduction (TPR) and scanning electron microscopy (SEM). Results showed that goethite (α- FeOOH), with nanometer particle size, was formed over carbon surface for both composites. These materials showed high efficiency to remove MB from solution by combined adsorption and oxidation process. The AC/Fe 1/1 showed to be more active in (MB) oxidation then AC/Fe 5/1.

Oxidação do borneol à cânfora com água sanitária - um experimento simples, de baixo custo e limpo

Regulatory pressure is increasingly focusing on the use and disposal of substances hazardous to human health and environment. In the last years efforts have also been made to introduce green chemistry concepts in undergraduate courses. In this paper we present an experiment on the oxidation reaction of borneol to camphor with bleach in acetone. This experiment is important to show undergraduate students that a cheap and non hazardous commercial product can be a useful oxidation agent of alcohols.

Remoção do ácido mefenâmico em água utilizando carvão ativado em pó, lama vermelha e oxidação com cloro

The use of activated carbon powder (ACP), red mud and oxidation with chlorine to remove mefenamic acid in water are described, aimed at their application as a complement to sewage treatment processes in Brazil. A study on the behavior of mefenamic acid in water was performed by evaluating its dissolution for different concentrations and times. Subsequently, the optimal conditions for removal of mefenamic acid were investigated using ACP adsorption at different pH and concentrations, and red mud adsorption using different pH. The utilization of different pH and times was also investigated to establish the ideal conditions for chemical oxidation of the drug. Among the different conditions studied, the best condition for drug removal by ACP and red mud were 100% and 96%, respectively, while the best condition for chemical oxidation occurred using solutions with pH 6 and 7 and reaction times of 30 and 60 minutes.

Influência do alecrim (Rosmarinus officinallis L.) na atividade de água e oxidação lipídica de peixes de uma espécie de tilápia (Oreochromis ssp-var. vermelha Flórida) submetidos à salga

Salting have been a very utilized fish conservation method, however only in the last years the basic mechanism involved in salting fish has been understood. The objectives of this study were determine the addition in brine salt of rosemary leaves, rosemary extracts and tocopherol, and your action in the followed parameters: water activity (Aw), moisture, ash, salt content and TBARS. The results showed that the addition of antioxidants was difficulted the salt absorption, however didn't have differences between rosemary or tocopherol use. In the salting time of 3 hours the values of Aw and salt levels, was respectively: 0.77±0.01 and 14.42±1.69. for control treatment; 0.85±0.02 and 9.09±1.39for rosemary filtrate; 0.78±0.03 and 10.63±0.69 rosemary without filtrating and 0.85±0.02 and 11.96±1.78 tocopherol, showed that didn't grow indigenous bacterias. Lipid oxidation was evaluated by TBARS and the results showed the oxidative effect of salt and the pro oxidant effects of alls antioxidants used in brine salting.

Pré-oxidação e adsorção em carvão ativado granular para remoção dos herbicidas Diuron e Hexazinona de água subterrânea

The cultivation of sugarcane demands the use of herbicides such as Diuron and Hexazinone. Some supply wells from Ribeirão Preto, SP, Brazil, built in the Guarani Aquifer are located in recharge points, and the presence of sandy Quartzarenic Neosol in these areas increases the vulnerability of the groundwater to contamination from herbicides This paper reports the water quality monitored in some wells located in the recharge area and the removal of Diuron and Hexazinone by means of adsorption in granular activated carbon (GAC), preceded or not by preoxidation with chlorine and chlorine dioxide in a pilot plant. The results indicated that Diuron was more strongly adsorbed than Hexazinone and that the saturation time of the GAC in the test with preoxidation was shorter than in the test without preoxidation, which may have occurred mainly due to the formation of by-products that competed with the adsorption of the herbicides.

Remoção do ácido mefenâmico em água utilizando carvão ativado em pó, lama vermelha e oxidação com cloro

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Tratamento de água de reservatórios por dupla filtração, oxidação e adsorção em carvão ativado granular

Este trabalho teve como objetivo avaliar o tratamento de água bruta proveniente de um reservatório de água, utilizando instalação piloto de dupla filtração (DF), composta por filtro ascendente de pedregulho (FAP) e filtro rápido descendente de areia (FRD), seguida de uma unidade de pós-tratamento com carvão ativado granular (CAG). Adicionalmente, foi verificado o efeito da pré e interoxidação (entre o FAP e o FRD) na eficiência global do tratamento e na formação de subprodutos orgânicos halogenados (SOH). Em função dos resultados obtidos, foi observado que a pré-oxidação melhorou a qualidade do efluente do FAP e a interoxidação favoreceu que resultassem valores menores de turbidez e cor no efluente do FRD. O processo de tratamento por adsorção em carvão ativado granular, utilizado como pós-tratamento, mostrou-se eficiente para assegurar a qualidade dos efluentes finais nos ensaios realizados, especialmente, em relação à remoção de matéria orgânica, cianobactérias e cor. As concentrações máximas de SOH encontrados nos efluentes do FRD e do FCAG não ultrapassaram os valores limites da Portaria nº 2.914/2011 do Ministério da Saúde.

Complexos de rénio com ligandos solúveis em água: aplicação em catálise

O objectivo deste trabalho consistiu na síntese de novos complexos de rénio com ligandos solúveis em água. Para tal, utilizaram-se os materiais de partida [ReCl2{η1-N-N2C(O)Ph}(PPh3)2] e Re2O7 e os compostos solúveis em água ( e relacionáveis) 1, 3, 5-triazo-fosfaadamantano (PTA), iodeto de 1-metil-1, 3, 5 -triazo-7-fosfaadamantano ([Me-PTA]I), hexametilenotetraamina (HMT), hidrotris(1-pirazolil)metano (Tpm), hidrotris(3, 5-dimetil-1-pirazolil)metano (TpmMe) e tris(1-pirazolil)metanossulfonato de lítio (LiTpms). Como resulrado, conseguiu-se sintetizar o complexo de rénio [ReCl2{η1-N-N2C(O)Ph}(PTA)3] contendo moléculas de PTA coordenadas de modos diferentes, ou seja, coordenam-se duas moléculas pelo átomo de azoto e uma pelo átomo de fósforo. Este aparente ser o primeiro complexo de rénio a apresentar este tipo de coordenação. Para além deste complexo, conseguiram-se sintetizar também vários complexos derivados de Re2O7, incorporando os ligandos acima mencionados, em diferentes combinações. Todos os complexos foram caracterizados por Espectroscopias de Radiação Infravermelha e de Ressonância Magnética Nuclear, por Análise Elementar, Voltametria Cíclica e Electrólise a Potencial Controlado. Estudou-se a actividade catalítica de todos os complexos sintetizados na oxidação peroxidativa do ciclo-hexano a ciclo-hexanol e ciclo-hexanona, em condições suaves. Os resultados obtidos são promissores, na medida em que os complexos aparentam ser bastante selectivos relativamente à obtenção de ciclo-hexanona.

Remediação de solos contaminados com produtos farmacêuticos – oxidação / redução química

Actualmente, a poluição do ar, água e solo são problemáticas nas quais se têm centrado diversos estudos. Reduzir ou eliminar a concentração dos diversos poluentes presentes nestes meios é uma meta que se pretende atingir. Neste âmbito, têm sido desenvolvidos diversos estudos e trabalhos, utilizando diversas tecnologias, como químicas e biológicas, de forma a conseguir-se atingir este fim. Esta tese teve como principal objectivo estudar a remediação de solos contaminados com produtos farmacêuticos recorrendo à oxidação/redução química. Assim, começou por se estudar a remediação de água contaminada com ibuprofeno, uma vez, que a matriz líquida é mais fácil de estudar que o solo. Neste âmbito escolheram-se os seguintes reagentes para estudar a descontaminação da água: permanganato de potássio, reagente de Fenton e nanopartículas de ferro zero valente. Analisando os resultados obtidos nestas análises, verificou-se que o permanganato de potássio não foi capaz de reduzir a concentração de ibuprofeno presente na água. No entanto, o reagente de Fenton e as nanopartículas produzidas a partir do extracto da casca de castanha e do chá conseguirem reagir com o ibuprofeno, apresentando taxas de degradação de 90 % e 77 %, respectivamente, nas melhores condições experimentadas. Com os resultados obtidos, passou-se a analisar solos contaminados com o ibuprofeno, utilizando o reagente de Fenton e as nanopartículas produzidas a partir de um extracto de chá. Verificou-se que estes reagentes conseguiram reduzir a concentração de ibuprofeno presente no solo (areia) para valores residuais, obtendo-se taxas de degradação acima de 95 % após 5 dias de reacção. Conclui-se que, o objectivo principal desta tese foi cumprido pois foi reduzida, e quase eliminada, a concentração do ibuprofeno presente no solo, recorrendo à oxidação/redução química.

Impactes da presença de água do Estuário do Rio Tejo em ETAR. Caso de estudo - ETAR do Seixal

Em zonas costeiras, é frequente ocorrer infiltrações de águas salinas na rede de drenagem. Tais infiltrações originam efeitos adversos nas estações de tratamento de águas residuais. Problemas no tratamento biológico e na decantação secundária, inibição da digestão anaeróbia e degradação da qualidade do biogás, formação de precipitados na etapa da digestão anaeróbia e na desidratação, dificuldades no espessamento e desidratação de lamas, oxidação dos materiais e dos equipamentos provocada pelos cloretos e a corrosão do betão devido à formação do ácido sulfúrico a partir do sulfídrico são os principais impactes decorrentes do tratamento de águas com elevada salinidade. O presente trabalho, incidiu a sua análise sobre o Interceptor do Seixal, Amora e Arrentela visto considerar-se que estes são focos de intrusão salina e onde a equipa da SIMARSUL crê conseguir tomar as medidas mais efectivas de atenuação do problema actual. Pela análise dos interceptores da Amora, Seixal e Arrentela compreendeu-se que tais infiltrações se deviam essencialmente aos seguintes factores (1) estado de degradação avançado no betão constituinte das caixas de visita, (2) entregas da rede em baixa e (3) ausência ou mau funcionamento da válvula de maré instalada na descarga de emergência. As principais medidas identificadas no plano de acção de modo a minimizar as intrusões salinas são (1) Alteração ou Substituição das válvulas marés, (2) Realização de uma inspecção vídeo com o objectivo de compreender o estado de conservação dos colectores, (3) Investimento para melhoria da infraestrutura de modo a não permitir infiltrações. Todas estas medidas deverão ser devidamente articuladas com a Câmara Municipal do Seixal, para que esta participe na resolução das problemáticas relacionadas com a rede em baixa.

Efeito da compactação e CaCO3 na oxidação da pirita em estéril de mineração de carvão

A drenagem ácida, provocada pela oxidação de sulfetos, é um problema ambiental capaz de comprometer a qualidade dos solos e recursos hídricos. Tal impacto pode ocorrer em vários ambientes, estando relacionado principalmente com a mineração de carvão. O presente trabalho foi realizado para estudar a cinética de oxidação da pirita, em estéril de mineração do carvão de Candiota - RS, sob diferentes condições de acesso do O2 atmosférico e pH. O estudo buscou avaliar a possibilidade de ajustar a taxa de dissolução do carbonato à taxa de oxidação dos sulfetos, dificultando o contato do ar atmosférico com os sulfetos presentes no estéril. As unidades experimentais constaram de frascos de lixiviação que continham 100g do estéril e doses crescentes de CaCO3, tendo sido o material submetido a diferentes níveis de compactação. Os tratamentos foram dispostos em delineamento inteiramente casualizado, fatorial4x4 (quatro doses de CaCO3 e quatro níveis de compactação), com três repetições. Os frascos que continham o material foram, então, submetidos a lixiviações periódicas com 50mL de água destilada, a cada duas semanas, por um período de oito meses. Nas soluções lixiviadas, foram determinados o pH e os teores de S e Fe. Verificou-se que o uso de carbonato e a compactação interferiram na cinética de oxidação dos sulfetos presentes no estéril. O aumento da compactação favoreceu a dissolução do carbonato, aumentando o pH, ao mesmo tempo que retardou a oxidação dos sulfetos, com diminuição dos teores de sulfato e ferro nas águas de drenagem.

Eletrodo modificado com filme de poli aminoácido para determinação de hidrazina em água de caldeira

Eletrodos de carbono vítreo foram modificados com filmes de poli ácido glutâmico (PAG) pela eletropolimerização do ácido glutâmico em tampão fosfato pH 7,0, utilizando-se varreduras sucessivas de potencial entre ­0,8 a +2,0 V. Os eletrodos modificados foram aplicados na determinação de hidrazina, a qual é pré-concentrada na superfície através da interação entre grupos carboxílicos livres no filme e grupo amino da hidrazina. Embora a hidrazina não seja oxidada em intervalo útil de potencial sobre eletrodo convencional, no eletrodo modificado caracteriza-se pelo pico de oxidação em potencial de +0,57 V usado para fins analíticos. Gráfico de calibração linear foi obtido no intervalo de concentração entre 4 x 10-5 a 1 x 10-3 mol L-1, usando voltametria de pulso diferencial. O limite de detecção foi de 1,2 x 10-6 mol L-1. O método foi aplicado para a determinação de hidrazina em amostras coletadas de água de caldeira com recuperação de 94%.