A água para o consumo humano e animal é um patrimônio cada vez mais escasso que é necessário preservar. O processo de desinfecção utilizado atualmente tem como base desinfetantes clorados, que em combinação com resíduos orgânicos, resultam em trihalometanos (potencialmente oncogênicos). A proposta deste trabalho foi avaliar a citotoxicidade de cinco extratos de plantas, capazes de promover desinfecção da água, frente a seis linhagens celulares, a saber: Vero (ATCC CCl81) African green monkey cells; MDBK (ATCC CCL 24) Martin Darby Bonne Kidney cells; MDCK (ATCC CCL 34) Canis familiaris kidney cells; CRFK (ATCC CCL 94) Felix catus kidney cells; PK 15 (ATCC CCL 33) Sus scrofa kidney cells; RK13 (ATCC CCL 37) Orytolagus cuniculus Kidney cells, e avaliar cultivos celulares mais sensíveis para o teste de toxicidade de extratos de plantas. Destes extratos, o mais tóxico foi o de Erva de Formigueiro (Chenopodium álbum) diante de todas as células testadas. O extrato de chapéu de couro (Sagittaria montevidensis) foi medianamente tóxico e os demais baleeira (Cordia curassavica), folha da fortuna (Bryophyllum pinnatum [Kurz]) e sete sangrias (Cuphea carthagenensis [Jacq.] J.F. Macbride) foram os menos tóxicos. Este resultado foi estatisticamente significativo (p=0,99), quando se comparou o extrato das plantas frente às concentrações e às células estudadas. Entre as células utilizadas, as mais sensíveis foram a VERO (rim de macaco) e a CRFK (rim de gato) quando comparadas com as demais foram (MDBK, MDCK, PK 15, RK 13), com diferença significativa (p=0,99). Conclui-se que há necessidade de serem avaliados os extratos vegetais quanto a toxicidade, antes do emprego como recursos de saúde, e que algumas células são mais eficazes que outras na detecção de efeito citopatogênico. | Freshwater for human and animal consumption is an increasingly rare patrimony that needs to be preserved. The currently adopted disinfection process uses chloride disinfectants which, combined with organic residues, result in trihalomethane (potentially oncogenic). The aim of this work was to evaluate the cytotoxicity of five plant extracts, capable of promoting water disinfection, against six cell lines: Vero (ATCC CCl81) African green monkey cells; MDBK (ATCC CCL 24) Martin Darby Bonne kidney cells; MDCK (ATCC CCL 34) Canis familiaris kidney cells; CRFK (ATCC CCL 94) Felix catus kidney cells; PK 15 (ATCC CCL 33) Sus scrofa kidney cells; RK13 (ATCC CCL 37) Oryctolagus cuniculus kidney cells, as well as to evaluate the most sensitive cell cultures for the toxicity test of plant extracts. The most toxic extract was that of white goosefoot (Chenopodium album) against all tested cells. California arrowhead (Sagittaria montevidensis) extract had median toxicity and extracts of "erva baleeira" (Cordia curassavica), miracle leaf (Bryophyllum pinnatum [Kurz]) and colombian waxweed (Cuphea carthagenensis [Jacq.] J.F. Macbride) were the least toxic. This finding was statistically significant (p=0.99) when the plant extracts were compared regarding the concentrations and the studied cells. The most sensitive cells were VERO (monkey kidney) and CRFK (feline kidney) compared to the others (MDBK, MDCK, PK 15, RK 13), with significant difference (p=0.99). In conclusion, plant extracts must be evaluated as to their toxicity before being used as health resources and some cells are more effective than others in the detection of cytopathogenic effects.

Nas indústrias de celulose e papel, a redução no consumo de água é uma preocupação constante. Uma das formas de reduzir este consumo consiste no fechamento dos circuitos de água da fábrica. O fechamento de circuitos pode ser feito através reutilização dos efluentes setoriais do processo produtivo. Em fábricas de celulose e papel integradas, uma das principais fontes de efluente setorial é a água branca das máquinas de papel. Este trabalho apresenta um estudo da viabilidade técnica da reciclagem da água branca proveniente de uma fábrica de celulose kraft integrada, no processo produtivo. Foram testadas sete diferentes amostras de água branca. A reciclagem deste efluente setorial foi avaliada após um tratamento utilizando ultrafiltração com membranas poliméricas. A capacidade de remoção de contaminantes pelas membranas foi avaliada por meio de análises físico-químicas e o comportamento de fluxo foi descrito para cada efluente estudado. Discutiu-se sobre a reutilização dos efluentes tratados nas máquinas de papel e as possíveis conseqüências deste procedimento no processo fabril e na qualidade do produto final, com base na caracterização físico-química dos efluentes tratados. O tratamento de ultrafiltração removeu 100% dos sólidos em suspensão e acima de 84% da turbidez em todas as águas brancas tratadas . No entanto, como esperado, o tratamento não removeu a porção solúvel presente na água branca. Para se obter a remoção de cálcio, por se tratar de um elemento com grande potencial de formação de depósitos, montou-se um processo combinado de remoção do cálcio através da precipitação química pela elevação do pH, seguida de ultrafiltração. Este processo se mostrou bastante eficiente na remoção do cálcio para valores de pH superiores a 10. Testes laboratoriais de reutilização da água branca bruta, água branca ultrafiltrada e água branca ultrafiltrada de baixa dureza no último estágio da seqüência de branqueamento OD0EopD1P foram realizados, sendo comparados às simulações com água fresca. Após os testes, foram avaliados os parâmetros de qualidade da polpa e do filtrado. Verificou-se que a branqueabilidade da polpa não foi alterada pela reutilização das diferentes águas brancas como água de processo no estágio de peroxidação. Os filtrados apresentaram variações quanto ao teor de íons cálcio, sendo que o potencial de incrustação dos filtrados do branqueamento com águas brancas bruta e ultrafiltrada foi significativo segundo a interpretação do coeficiente de solubilidade do carbonato de cálcio. Verificou-se que o tratamento de ultrafiltração com membranas é tecnicamente viável, considerando-se que as águas brancas testadas não possuem potencial de entupimento de membranas rigoroso durante três dias de ultrafiltração. A reciclagem de água branca no branqueamento é viável após precipitação química e ultrafiltração combinadas, pela redução da tendência de formação de incrustações no processo. Esta combinação de tecnologias apresenta-se atrativa e inovadora para a aplicação na indústria de celulose e papel. Houve ganho de refinabilidade, em virtude de um menor consumo de energia para o refino da polpa proveniente do estágio de peroxidação com água branca ultrafiltrada de baixa dureza. As propriedades fisico-mecânicas e ópticas do papel não foram afetadas significativamente em todas as amostras analisadas. A confirmação dos testes laboratoriais deve ser realizada em trabalhos futuros em escala piloto ou industrial. | In the pulp and paper industry, the water use minimization is becoming an important issue. One way to reduce the water consumption is to reuse effluent such as in a closed-cycle concept. The possible reuse of segregated effluents is more attractive than the reuse of the end-of-pipe final effluent. Effluent originated from specific mill sites might have adequate quality to be recycled; otherwise it would be treated in a less costly manner. In paper mills, the main source of effluent is the so-called whitewater. The present work studied the viability of paper mill whitewater reuse in different areas of an integrated bleached kraft pulp mill after membrane ultrafiltration. The contaminant removal was evaluated and flux behavior was studied. The several types of whitewater from different paper mills did not show rigorous membrane fouling potential. The main potential process and product quality problems due to the reuse of treated whitewater in the paper mills were discussed. Ultrafiltration removed 100% of the suspended solids and more than 90% of turbidity but, as expected, did not remove the soluble components of the whitewater. One of the potential problems related to the formation of deposits is the calcium content present in the whitewater. In order to remove calcium, a process was proposed consisting of precipitation by pH increase followed by ultrafiltration. Excellent calcium removal was obtained at pH 10. The reuse of whitewater, ultrafiltered whitewater and low hardness ultrafiltered whitewater was tested in the last bleaching P-stage and compared with the use of fresh water. Bleachability of pulp remained the same in all simulations. The scale-forming potentials on bleaching filtrates were determined and evaluated. Water reuse in bleaching was possible through combined treatment of hardness removal and ultrafiltration of whitewater. This combination is attractive and innovative to be applied in the pulp and paper industry. Saves on the refining energy consumption were found on pulp from the low hardness ultrafiltered whitewater simulations. Optical and mechanical properties were not affected by water reuse in all analyzed samples. Further studies should be done in pilot or industrial scales to confirm laboratorial behavior.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2016. | A presente pesquisa investiga a aplicação das madeiras Pinus elliottii (pinus) e Drepanostachyum falcatum (bambu) como elementos filtrantes no tratamento de água para abastecimento descentralizado. Essa linha de pesquisa é inovadora, visto que existem poucas publicações sobre esse assunto a nível mundial. Esse trabalho busca dar continuidade a outros estudos sobre filtração em madeira, realizados no Laboratório de Potabilização das Águas (LAPOA), da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). Os experimentos foram realizados envolvendo as seguintes etapas: 1) Caracterização das espécies por imagens obtidas por microscopia eletrônica de varredura (MEV); 2) Ensaios de adsorção do azul de metileno em serragem; 3) Ensaios de filtração frontal, aplicando as espécies pinus e bambu como elementos filtrantes. Os resultados demonstraram que as dimensões das estruturas que permitem a passagem de água na madeira pinus são menores que no bambu. O valor estimado do pH de carga superficial da serragem de pinus foi de 4,9 e do bambu de 5,9, o que indica que para adsorção de substâncias catiônicas o pH da solução deve ser maior que o pH de carga superficial do adsorvente a ser utilizado. A máxima capacidade adsortiva estimada para adsorção do azul de metileno em serragem do pinus foi de 47 mg L-1 e do bambu de 38 mg L-1 a 35 °C e pH 6,5. Ambos os adsorventes testados seguem o modelo cinético de pseudosegunda ordem e o modelo da isoterma de Langmuir. Sendo o processo de adsorção favorável segundo o fator de separação (0 < RL < 1) obtido pelos parâmetros de Langmuir. Segundo o modelo de Arrhenius, a energia de ativação (88 kJ mol-1) obtida para o adsorvente pinus representa um processo químico. Os elementos filtrantes de pinus promoveram maior remoção de turbidez (de 88 % a 98 %) quando comparado aos de bambu (máxima de 98 %), com turbidez máxima de 2,2 uT para o pinus. Isso possivelmente ocorreu devido ao menor diâmetro das estruturas anatômicas do pinus quando comparado ao bambu. Observou-se passagem de substâncias orgânicas para a água produzida pelos elementos filtrantes, por meio das análises de absorbância (? = 254 nm) (aumento de até 428 %) e COT (aumento de até 3280 %). O comprimento dos elementos filtrantes influenciou na qualidade da água produzida pelo bambu, o que não ocorreu na madeira pinus, fato que pode ser explicado pela diferença entre as estruturasanatômicas que promovem a retenção de turbidez, no pinus (margos, pontoações e traqueídeos), e no bambu (vasos metaxilema). Por fim, o pinus foi o elemento filtrante que apresentou melhor eficiência na remoção de turbidez, e também nos ensaios de adsorção do azul de metileno nesta pesquisa.<br> | Abstract : This research investigates the use of wood Pinus elliottii (pine) and Drepanostachyum falcatum (bamboo) as filter elements in decentralized water supply treatment. This line of research is innovative, since there are few publications on this subject worldwide. This work aims to continue further studies of filtration in wood, carried out in the Laboratório de Potabilização das Águas (LAPOA), in Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). The experiments were performed in the following steps: 1) Characterization of species by images obtained by scanning electron microscopy (SEM); 2) Methylene blue adsorption tests on sawdust; 3) Front flow filtration tests, applying the pine and the bamboo as filter elements. The results showed that the dimensions of the structures that allow the passage of water in the pine are smaller than in the bamboo. The estimated value of the zero charge pH of pine sawdust was 4.9 and of bamboo 5.9, indicating that for adsorption of cationic substances the pH of the solution must be greater than the zero charge pH of the adsorbent to be used. The maximum adsorption capacity estimated for methylene blue adsorption in pine sawdust was 47 mg L-1 and 38 mg L-1 in bamboo at 35 °C and pH 6.5. Both absorbent tested follow the kinetic model of pseudo second order and the Langmuir isotherm model. The adsorption process is favorable according to the separation factor (0 <RL <1) obtained by the Langmuir parameters. According to the Arrhenius model, the activation energy (88 kJ mol-1) obtained for the adsorbent pine represents a chemical process. The pine filter elements promote higher turbidity removal (88 % to 98 %) when compared to the bamboo?s (maximum 98 %), with a maximum turbidity of 2.2 NTU for pine. This possibly occurred due to the smaller diameter of the anatomical structures of pine compared to bamboo. It was observed the passage of organic substances to the water produced by the filter elements through analysis of absorbance (? = 254 nm) (increase of up to 428 %) and TOC (increase of up to 3280 %). The length of the filter elements influenced the quality of water produced by the bamboo, which did not occur in the pine wood. This can be explained by the difference between the anatomical structures that promote the retention of turbidity in pine (Margos, pits and tracheids) and in the bamboo (metaxylem vessels). Finally, the pine filter element showed the best efficiency in the removal of turbidity, and also in the methylene blue adsorption experiments in this study.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2013 | Este estudo teve como objetivo principal remover o íon metálico Al3+ presente em água de abastecimento utilizando o biopolímero quitosana como material adsorvente. A Portaria n0 2.914/2011 do Ministério da Saúde estabelece que a concentração máxima admitida deste íon na água potável é 0,2 mg/L. No entanto, na região carbonífera de Santa Catarina foram identificados diversos pontos onde a água subterrânea apresenta valores superiores ao estabelecido por esta Portaria referente ao parâmetro Al3+. Este fato torna-se preocupante à medida que estudos associam a ingestão de alumínio a males neurológicos, podendo ser um fator desencadeante da doença de Alzheimer. Visando remover Al3+ da água destinada ao consumo humano foram realizados estudos de adsorção com solução sintética e água natural de poço artesiano utilizando o biopolímero quitosana. A quitosana é um material abundante, atóxico e biodegradável, sendo amplamente utilizada em estudos de remoção de metais devido à sua propriedade adsorvente e capacidade para formar complexos com íons metálicos de transição devido à presença de grupos amino em sua estrutura. Para realização dos estudos utilizou-se água natural de poço artesiano coletada na cidade de Araranguá - SC, pertencente à bacia carbonífera do Estado. Neste local a concentração de Al3+ encontra-se na faixa de 0,6 mg/L, valor este três vezes superior ao estabelecido pela legislação vigente. Inicialmente foram realizados ensaios preliminares, em batelada, de remoção com distintas soluções sintéticas contendo Al3+, Fe2+/Fe3+ e Mn2+. Estes ensaios demonstraram que a quitosana apresenta boa capacidade de remoção de Al3+ e Fe2+/Fe3+, embora para uma satisfatória remoção de Fe2+/Fe3+, seja requerido maior teor de quitosana comparada ao Al3+. Já o íon metálico Mn não foi removido pela quitosana. A partir dos resultados preliminares de remoção, realizaram-se ensaios isotérmicos de adsorção de Al3+ e Fe2+/Fe3+, onde a partir dos resultados obtidos pode-se verificar que a remoção tanto de Al quanto de Fe pela quitosana apresenta um comportamento compatível ao modelo de isoterma de Sips, indicativo de um mecanismo de adsorção via fisiossorção a baixas concentrações e via quimiossorção a concentrações mais elevadas. Para este modelo as capacidades máximas de adsorção calculadas foram de 45,52 mg Al/g Quit e 12,30 mg Fe/g Quit. Avaliou-se também o mecanismo cinético que rege a adsorção de Al3+ pela quitosana, sendo o modelo que melhor descreve esta adsorção o modelo cinético de pseudo segunda-ordem, o qual sugere um mecanismo via quimiossorção. A partir destes ensaios de adsorção foram avaliados dois métodos distintos de remoção de Al3+ através da técnica de Extração em Fase Sólida (EFS): i) Impregnação de um material suporte com quitosana, e ii) Colunas preenchidas com quitosana. A primeira técnica proposta foi efetuada através da impregnação com quitosana de um material suporte de não-tecido composto de viscose, polipropileno e poliéster. Após a impregnação deste material, o mesmo foi disposto em um tanque onde o ensaio foi conduzido em batelada até obtenção da saturação da quitosana. Realizou-se também um ensaio similar denominado de Branco, utilizando somente o material, sem a quitosana impregnada, no qual observou-se capacidade de adsorção associada ao material não-tecido. Realizaram-se três ensaios, dois com solução sintética e um com água de poço. Estes ensaios apresentaram bons resultados de remoção de Al3+ (26-30 mg Al3+/g Quit). Após término do ensaio foram realizadas análises de MEV e EDX das fibras após saturação com Al3+ as quais demonstraram incrustações contendo alumínio sobre o filme de quitosana. Os ensaios realizados em coluna preenchida por quitosana foram conduzidos com solução sintética e água de poço, nas mesmas condições. Estes ensaios também apresentaram bons resultados de remoção, sendo as capacidades de adsorção obtidas de 37,76 e 15,23 mg Al3+/g Quit, para solução sintética e água de poço, respectivamente. Realizaram-se, após término do ensaio, análises de MEV, EDX e FTIR. Observou-se que quando a quitosana está saturada de Al3+, a espectroscopia FTIR sugere a formação de compostos de coordenação Al/Fe-Quit. Com este estudo pode-se verificar que em ambas as técnicas propostas observaram-se boa capacidade de remoção de Al3+ pela quitosana. Devido às propriedades atóxicas e biodegradáveis da quitosana, além de a sua abundância, este biomaterial é uma boa opção para a remoção de Al3+ em águas para abastecimento que contenham baixas concentrações (~ 0,6 mg Al3+ /L) deste íon metálico. <br> | Abstract: This dissertation aimed to remove the metal ion Al3+ present in the water supply using the biopolymer chitosan as adsorbent material. The Ordinance of the Ministry of Health N0 2.914/2011 states that the maximum concentration allowed of this ion in the water supply is 0,2 mg/L. However, in the coal exploring area of Santa Catarina several points were identified where the groundwater has values higher than the one established by this Ordinance, concerning parameters of Al3+. This fact becomes worrying as research associates aluminum intake to neurological ailments, which may even trigger Alzheimer's disease. Aiming to remove Al, at low concentrations, adsorption studies were performed with synthetic solution and natural artesian water using the biopolymer chitosan. Chitosan is an abundant material, non-toxic and biodegradable, and it is widely used in studies of metal removal because of its adsorbent property and ability to form complexes with transition metal ions due to the presence of amino groups in its structure. For these studies natural artesian water was collected in the city of Araranguá-SC, which is part of the coal basin of the state, where the Al concentration is approximately 0.6 mg/L, a value three times higher than the one established by the current legislation. Preliminary removal assays were carried out in batches with different synthetic solutions containing Al, Fe and Mn. These trials showed that chitosan presents a good capacity to remove Fe and Al, though for a satisfactory removal of Fe a higher content of chitosan is required, compared to Al. Yet, the removal of Mn by chitosan did not happen. After the preliminary removal results, isothermal adsorption assays of Al and Fe were performed, where it could be verified that the removal of both Al and Fe by chitosan presents a model of behavior compatible to the one of Sips. For this model the maximum capacities of adsorption calculated were of 45.52 mg Al/g Quit, and 12,30 mg Fe/g Quit. The kinetic mechanism which reacts to the adsorption of chitosan by Al was also evaluated, and the model that best describes this adsorption is the kinetic model of the pseudo-second order, which suggests a mechanism via chemisorption. Based on these adsorption tests two different methods of removing Al using the technique of Solid Phase Extraction (SPE) were assessed: i) impregnating a support material with chitosan and ii) Columns filled with chitosan. The first proposed technique was performed by impregnating a support material consisting of non-woven viscose, polypropylene and polyester. After the impregnation of this material, it was arranged in a tank where the trial was conducted in batches. A similar assay was performed, called White, using only the material, without the impregnated chitosan, in which it was observed an adsorption capacity associated with the non-woven material. Three tests were performed: two synthetic solution and one with well water. These tests showed good results of Al3+ removal (26 - 30 mg Al3+ / g Quit). After this assay, analysis were conducted concerning the SEM and EDX of the fibers after saturation with Al3+ which showed aluminum incrustations on the film containing chitosan. The tests with columns filled with chitosan were conducted with synthetic solution and wellwater under the same conditions. These assays also showed good removal results, the adsorption capacities obtained were 37,76 and 15,23 Al3+ mg/g Quit for synthetic solution and water well, respectively. Analyzes of SEM, EDX and IFTR were performed after the test. It was observed that when chitosan is saturated with Al, IFTR spectroscopy suggests the formation of coordination compounds Al-Quit, which evidences a chemisorption process. With this study it could be verified that both proposed techniques had a good capacity of removal of Al3+ by chitosan. Due to nontoxic and biodegradable properties of chitosan, and its abundance, this biomaterial is a good option for the removal of Al3+ in water supplies which contain low concentrations of this metal ion.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2014. | Esta tese estudou o processo da destilação solar direta em protótipos de tecnologias de potabilização, na perspectiva de avanços na produção de água potável para consumo humano em comunidades rurais, isoladas ou em situações de estresse hídrico. O objetivo geral é investigar sistemas de destilação solar direta a partir da construção de protótipos, propondo avanços a tecnologia do potabilizador solar, visando à simplicidade, viabilidade e eficiência na produção de água de qualidade para situações de estresse hídrico. Os objetivos específicos são: a) Aumentar a eficiência na produção de água com o uso do Potabilizador Solar; b) Avançar na compreensão da transferência de calor e de massa em Potabilizadores Solares com o uso do reservatório de água bruta com bandeja flutuante; c) Propor um Potabilizador Solar que atenda os requisitos de simplicidade e viabilidade. A Metodologia constitui-se em dois momentos. O primeiro com a revisão bibliográfica, economia das experiências e a operação dos potabilizadores solares - Pilotos 1,2 e 3. O segundo momento com construção dos Pilotos 4 e 5 a partir das condicionantes, aplicação em escala real, análise térmica na transferência de calor e de massa, análise fatorial (análise estatística multivariada) de variáveis climáticas e análise econômica, finalizando com a proposição de elementos para um modelo de potabilizador solar. Os resultados apontam para um aproveitamento de radiação solar global em comparativo com o fluxo de calor do sistema, o que inclui os dados das variáveis umidade relativa do ar e a velocidade do vento; modelagem simplificada de análise térmica e; a proposição de elementos para estudos de novos materiais para um novo modelo de potabiliador solar. Conclui-se que o potabilizador solar é uma tecnologia sociável, atendendo ser simples, viável e efetiva para regiões de estresse hídrico.<br> | Abstract : This thesis studied the process of direct solar distillation prototypes purifiers technologies in view of advances in the production of drinking water for human consumption in rural, isolated or in situations of water stress communities. The overall objective is to investigate the direct solar distillation systems from the construction of prototypes, proposing advances the technology of solar potabilizador, aiming at simplicity, practicality and efficiency in the production of quality water to water stress situations . Specific objectives are: a) Increase efficiency in water production with the use of Solar Potabilizador; b ) Advance the understanding of heat transfer and mass in solar Potabilizadores using the raw water reservoir with floating tray; c ) Suggest a Solar Potabilizador that meets the requirements of simplicity and practicality. The methodology is in two parts. The first with the literature review, experience economy and operation of solar potabilizadores - Drivers 1,2 and 3. The second phase of construction with Riders 4:05 from constraints , application in real scale thermal analysis in heat transfer and mass , factor analysis (multivariate analysis) of climate variables and economic analysis, concluding with the proposition elements for a model solar potabilizador. The results point to a recovery in global solar radiation in comparison with the flow of heat from the system, which includes the data of variable relative humidity and wind speed ; Simple thermal analysis and modeling; the proposition elements for studies of new materials for a new model of solar potabiliador. We conclude that the solar potabilizador is a sociable technology, serving be simple , feasible and effective for regions of water stress .

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2014. | A contaminação de águas por diversos produtos, entre eles, os defensivos agrícolas, tem exigido processos especiais de tratamento de água para removê-los. Assim, as membranas filtrantes representam uma alternativa, já que muitos contaminantes, mesmo aqueles de baixas massas molares, são removidos por essas tecnologias. Nesse contexto, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência da remoção dos carbamatos carbaril, carbofurano e metomil, de água destilada e água de lagoa, ambas fortificadas com os carbamatos, através de membrana de nanofiltração e osmose inversa. Foram avaliadas diferentes concentrações na água de alimentação do sistema piloto de filtração, variando de 6 µg/L a 96 µg/L. Tanto a membrana de nanofiltração quanto a de osmose inversa foram eficientes, mas com desempenhos distintos, na remoção dos carbamatos. Quando em água destilada, a eficiência de remoção dos carbamatos pela membrana de nanofiltração atingiu 85%, 93% e 75% para carbaril, carbofurano e metomil, respectivamente. Para a membrana de osmose inversa o desempenho foi inferior, atingindo percentuais de 67%, 94% e 41%. Quando se utilizou água de lagoa, diferentes tipos de pré-tratamentos foram utilizados (coagulação, filtração direta, filtração em filtro cartucho de 5 µm, carvão ativado) e a eficiência dos mesmos foi calculada pelo teste SDI (Silt Densit Index) e MFI (Modified Fouling Index), porém, de acordo com esses critérios, os pré-tratamentos não foram eficientes para tratar a água para as membranas de nanofiltração e osmose inversa. Com relação a eficiência de remoção dos carbamatos através das membranas, quando utilizado água natural advinda da Lagoa do Peri fortificada com os mesmos, a membrana de nanofiltração apresentou retenções médias maiores do que quando utilizou-se água destilada. Estas remoções atingiram 98%, 99% e 90% para carbaril, carbofurano e metomil, respectivamente. O mesmo ocorreu para a membrana de osmose inversa com remoções de 84%, 100% e 63%, respectivamente. Verificou-se que no permeado, as concentrações dos carbamatos se mantiveram abaixo dos limites máximos permitidos por legislações brasileiras e internacionais.<br> | Abstract : Contamination of water with a variety of contaminants, among them the pesticides, has required special procedures to remove them. Thus, membrane technology represents an alternative, because that technology can remove many contaminants, even those of low molar weight. In this context, the present study evaluated the removal efficiencies of carbamates: carbaryl, carbofuran and methomyl, from distilled water and pond water, both fortified with carbamates, using nanofiltration and reverse osmosis membranes. Different concentrations of the contaminants were evaluated in the feed water, ranging from 6 µg/L to 96 µg/L. Both membranes were effective, but with different performances in the removal of carbamates. When distilled water was used, the pesticide removal efficiency of the nanofiltration reached 75%, 93% and 85% for methomyl, carbofuran and carbaryl, respectively. The results from reverse osmosis were 41%, 94% and 67%. When using pond water, different types of pre-treatments were used and effectiveness was calculated by testing SDI (Silt Densit Index) and MFI (Modified Fouling Index), however, according to these criteria , the pre - treatments did not were efficient in treating water for nanofiltration membranes and reverse osmosis. Regarding, the removal efficiency of carbamates through the membranes, when used natural water from the pond, Lagoa do Peri, fortified with pesticides, the nanofiltration membrane showed higher averages than when used distilled water. These removals reached 90 %, 99 % and 98 % for methomyl, carbofuran and carbaryl, respectively. The same was true for the reverse osmosis membrane with removals of 63 %, 100 % and 84 %, respectively. It was found that the permeate concentrations of pesticides is kept below the maximum allowed by Brazilian and international guidelines.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2017. | Um dos principais problemas enfrentado pela indústria petrolífera está relacionado à quantidade de água de produção gerada durante o processo de extração de petróleo e, consequentemente, a destinação final deste efluente, o qual deve passar por processos de tratamento visando atender as especificações para descarte nos oceanos ou injeção em poços de petróleo. Dessa forma, a presente pesquisa teve como objetivo avaliar a eficiência da integração dos processos de eletroflotação e filtração granular descendente no tratamento de água de produção de petróleo, utilizando para isso um efluente simulado preparado pela mistura de água de torneira, óleo lubrificante e NaCl. Para este fim, primeiramente foram estudados em sistema piloto, os efeitos das variáveis operacionais: taxa de escoamento do efluente, densidade de corrente elétrica e concentração de NaCl para a otimização do processo de eletroflotação e, posteriormente, foi estudada a integração dos processos. O desempenho do sistema piloto foi determinado por meio da redução do teor de óleos e graxas (TOG) do efluente tratado. De acordo com os resultados obtidos, o processo de eletroflotação teve o seu melhor desempenho com uma taxa de escoamento do efluente de 62,0 m3m-2d-1, densidade de corrente elétrica de 80,0 A m-2 e concentração de NaCl de 7900 mg L-1. Nessas condições, o processo de eletroflotação apresentou uma redução do TOG inicial (361,88 mg L-1) de mais de 94 % (20,15 mg L-1) após 180 min de eletrólise. Com a integração dos processos estudados, obteve-se uma redução média do TOG do efluente de mais de 98 % (6,42 mg L-1) ao longo de 12 h de tratamento, com um consumo energético do reator eletroquímico de 1,47 kWh m-3. Os processos integrados demonstraram ser também eficientes na redução de outros poluentes do efluente, além do TOG. Foram reduzidos 99,88 % de turbidez, 99,12 % de cor aparente, 90 % da absorbância no UV a 254 nm e 40 % de carbono orgânico dissolvido. Esses resultados demonstram a eficiência da integração dos processos de eletroflotação e filtração granular descendente na redução do TOG do efluente estudado a níveis aceitáveis pelo Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) (< 29 mg L-1) e encorajam a aplicabilidade dessa tecnologia como um processo de tratamento para a indústria petroquímica.<br> | Abstract : One of the main problems faced by the oil industry is related to the amount of produced water generated during the oil extraction process and, consequently, the final destination of this effluent, which must undergo treatment processes in order to meet the specifications for disposal in the oceans or injection into oil wells. Thus, the present research had as objective to evaluate the efficiency of the integration of the processes of electroflotation and down-flow granular filtration in the treatment of water of petroleum production, using a simulated effluent prepared by the mixture of tap water, lubricating oil and NaCl. For this purpose, the effects of the operational variables: effluent flow rate, electric current density and NaCl concentration for the optimization of the electroflotation process were first studied in a pilot system, and the integration of the processes was studied later. The performance of the pilot system was determined by reducing the oils and grease content (OG) of the treated effluent. According to the results obtained, the electroflotation process had its best performance with an effluent flow rate of 62.0 m3m-2d-1, electric current density of 80.0 A m-2 and NaCl concentration of 7900 mg L-1. Under these conditions, the electroflotation process showed a reduction of the initial OG (361.88 mg L-1) of more than 94 % (20.15 mg L-1) after 180 min of electrolysis. With the integration of the studied processes, a mean reduction of the OG of the effluent of more than 98 % (6.42 mg L-1) was achieved over a 12 hour treatment, with an energy consumption of the electrochemical reactor of 1.47 kwh m-3. The integrated processes have also been shown to be efficient in reducing other effluent pollutants besides OG. 99.88 % turbidity, 99.12 % apparent color, 90 % UV absorbance at 254 nm and 40 % dissolved organic carbon was reduced. These results demonstrate the efficiency of the integration of the processes of electroflotation and descending granular filtration in reducing the OG of the studied effluent to levels acceptable to the national council of the environment (CONAMA) (< 29 mg L-1) and encourage the applicability of this technology as a process for the petrochemical industry.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2015. | Esta dissertação aborda o tratamento de água por meio de filtração lenta ascendente com a retrolavagem e descarga de fundo com entrada de água na interface entre o meio filtrante e a camada suporte como alternativa à limpeza dos filtros. Em outras pesquisas a retrolavagem foi utilizada com sucesso como forma alternativa de limpeza em filtros lentos descendentes e com área superficial reduzida. Tais filtros são considerados uma excelente alternativa ao fornecimento de água potável em comunidades rurais e/ou isoladas. Os objetivos específicos propostos nessa dissertação foram: Avaliar a limpeza por retrolavagem associada às descargas de fundo, a qualidade da água produzida e a eficiência da camada suporte como pré-tratamento. Para a pesquisa foi construído e operado um sistema piloto com dois filtros lentos ascendentes iguais, com a possibilidade do uso dos três sistemas de limpeza citados. A água que abasteceu o sistema era proveniente de um manancial com densidade em torno de 106 cél./mL da cianobactéria Cylindrospermopsis raciborskii que normalmente prejudica a filtração em termos de duração das carreiras. Foi monitorada a qualidade da água bruta e filtrada, assim como as perdas de carga no meio filtrante e camada suporte dos filtros. Paralelamente foi construído um sistema piloto com três colunas de pré-filtração ascendente, preenchidas com o mesmo material da camada suporte dos filtros e que filtravam a mesma água na mesma taxa de filtração (4 m³/m².d). Em termos de qualidade de água os filtros foram eficientes na remoção de turbidez com médias inferiores a 1,0 uT. Houve também remoção em torno de 2,0 Log de células de Cylindrospermopsis raciborskii e carreiras de mais de 70 dias. Contudo, densidades em torno de 104 cél./mL foram encontradas no efluente, o que relacionado aos resultados de COD e absorbância a 254 nm fazem crer que o efluente dos filtros pode apresentar riscos na formação subprodutos da cloração. Nesses processos de remoção constatou-se que a camada suporte foi influente. Por fim, a associação entre descarga com entrada de água na interface e a retrolavagem demonstrou-se como a melhor alternativa para a limpeza dos filtros lentos ascendentes usados nesse estudo.<br> | Abstract : This work aimed to study alternative filter cleaning to upflow slow sand filters (backwash, bottom discharge and bottom discharge with water entering in the interface between support and filter media). Slow sand filters are considered an excellent alternative for the supply of drinking water in rural areas and/or isolated communities. In some research backwash was successful used as an alternative to the cleaning of slow sand filters with reduced surface area. Such filters have an easier application in small communities or as a home-scale system. The specific objectives proposed were: Assess the backwash associated with bottom discharge for the filter cleaning; evaluate the quality of produced water. It was built two pilot scale upflow slow sand filters that could be cleaned with each cleaning system separately or associated. The water used on the system was from the lake named ?Lagoa do Peri? in Florianópolis, Bazil. This water is known for its cyanobacteria high density (106 cells/mL of Cylindrospermopsis racibosrkii). The headloss on the filter bed and support bed were monitored, as well as the water quality of the rough and filtered water. It was also built three columns of rough filtration systems. These columns were filled with similar gravel that was used on the filter, each one representing each layer of supporting bed. They also operate in the same flow rate as the filters (4 m³/m².day). The upflow slow sand filters were efficient removing turbidity, with average results were below 1.0 NTU, maximum value permitted by the Brazilian law. Water with a 0,9x105 cells/mL density was used with an average of 2.0 log of cells removed. It is supposed that the support bed had an influence on that removal. Nevertheless densities of 104 cells/mL have still being found and though and that may still be a problem to the water treatment. The major advantage of the upflow slow sand filter was the high removal of Cylindrospermopsis raciborskii without filter's running time injuring with filters operating longer than 70 days without the use of rough filters. Although another process of treatment must be used as complement for a higher water quality results.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2014 | Neste trabalho, buscou-se avaliar a tecnologia da filtração lenta retrolavável no tratamento de água de lago com vistas a suprir as necessidades de consumo humano. Foram propostas duas formas de retrolavagem, utilizando a água filtrada ou bruta, sempre, comparadas a um filtro controle com limpeza por raspagem. O objetivo da pesquisa foi avaliar a eficiência dos filtros no tocante a parâmetros físicos, químicos (com destaque para carbamatos: metomil, carbofurano e carbaril) e biológicos (simulados por microesferas fluorescentes), bem como avaliar a eficiência da retrolavagem em filtros lentos. Foram construídos dois sistemas de filtração, sendo um em escala real e outro em escala piloto. Todas as unidades de filtração eram de escoamento descendente, operaram com taxa de filtração de 4 m3/m2 dia e carga hidráulica variável. Durante o monitoramento dos filtros em escala real, foi possível realizar 18 de filtração válidas, em que não se observou diferença significativa de duração entre os filtros controle (FLC) e os filtros retrolaváveis com água filtrada (FLR) e com água bruta (FLRb). Com relação aos parâmetros de qualidade de água cor e turbidez, o FLC teve melhor desempenho que os demais filtros no tocante cor aparente e verdadeira e com relação a remoção de cianobactérias o filtro FLR obteve melhor desempenho. Nos filtros em escala piloto, nos quais foram avaliados os contaminantes específicos (microesferas e carbamatos), formaram um total de seis filtros, agrupados dois a dois (filtros lentos convencionais/retrolaváveis), em que cada grupo de filtros tinha diâmetro efetivo do material filtrante distintos. A granulometria do material filtrante não pareceu interferir na qualidade da água, no entanto o método de limpeza mostrou que os filtros com limpeza por raspagem foram mais efetivos que seus pares retrolaváveis na maior parte dos parâmetros analisados. Para os carbamatos estudados, observou-se remoção máxima de 19,30, 36,94 e 63,80% para o metomil, carbofurano e carbaril respectivamente, não sendo observada também diferença significativa entre os filtros avaliados. Para as microesferas, todos os filtros alcançaram eficiência de 4,75 Log, depois de 8 horas de filtração. Em função dos resultados obtidos, pode-se considerar que o trabalho contribui para facilitar a operação de filtros lentos, com adoção da retrolavagem, o que pode resultar no aumento do uso desta tecnologia principalmente em comunidades isoladas, desprovidas de tratamento e abastecimento público de água.<br> | Abstract: This study aimed to evaluate the backwash slow sand filtration technology in treatment of lake water in order to solve the needs of human consumption. Two forms of backwash were proposed, using filtered and raw water, always compared with a control filter cleaned by scraping. The research objective was to evaluate the efficiency of filtersin relation to physical, chemical parameters (specially carbamates: methomyl, carbofuran and carbaryl) and biological (simulated by fluorescent microspheres), as well as the efficiency of backwash in slow sand filters. Two pilot systems were built a real scale and other smallscale. All filter units are downflow, operated with filtration rate of 4m3/m2dia and hydraulic head variable. During monitoring of full-scale filters, was possible to carry 18 filtration run where no significant difference was observed in duration between the filter control (FLC) and backwashed filter with filtered water (FLC) and raw water (FLRb). Regarding water quality parameters color and turbidity the FLC performed better than other filters regarding apparent and true color, with respect to the removal of cyanobacteria FLR filter performed better than others filters. In small-scale filters which were evaluated specific contaminants (microspheres and carbamates) are a total of six filters, grouped two by two, forming three sets of conventional / backwash slow sand filter where each filter group had distinct effective diameter. The diameter of the filter material did not appear to affect the quality of water however, but scraping method of cleaning was more effective than their backwashed pairs, in most parameters. For carbamates studied the maximum removal of 19,30, 36, 94 and 63,80% for methomyl, carbaryl and carbofuran, respectively, there was no significant difference between the evaluated filters. For all filters microspheres efficiency reached 4,75 log after eight hours of filtration. Depending on the results obtained, it can be considered that the work helps to facilitate the operation of slow sand filters, with adoption of backwash in slow sand filters, and could result in an increased use of this technology especially in isolated communities, which have no treatment and supply of drinking water.