Fil: Marchesini, Fernanda Albana. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Ingeniería Química; Argentina | This thesis explores the development of supported bimetallic catalysts for the removal of nitrates and nitrites in water. Initially was developed an analytical method to analyze nitrate, nitrite and ammonium, which was intended to follow developments during the chemical reaction. Then tested with various types of supports and metals. From those results which were most successful in terms of activity, conversion, selectivity to N2, so that we selected metal brackets and those in which achievement is more appropriate values. These were Pd,In and Pt, supported in alumina and silica. We developed a series of combinations of percentages metallic Pd,In on alumina and silica, and evaluated them, physical and chemical properties using various methods of characterization: TPR,FTIR,XRD,XPS. Then they were evaluated in reaction. Finally an attempt was made to correlate their behavior in reaction to their physical and chemical properties, leading to the catalysts was evaluated the most active one that had the closest relationship Pd,In(1:0.25) supported on Al2O3. The same process was followed for the catalysts of Pt, In supported in alumina and silica. Here we found that the catalyst suffered a severe and disabling process through the use of XANES and EXAFS techniques. To make the kinetic study was selected, the catalyst showed the best qualities, and evaluated different mechanisms for the development of the reactions taking place to achieve the reduction of nitrate to N2 in water. There was a good fit with the models posed adsorption species Langmuir-Hinshelwood type. | En esta tesis se estudian catalizadores bimetálicos soportados para la eliminación de nitratos y nitritos presentes en agua. A partir de la diversidad de resultados obtenidos, se optó por aquellos que resultaron mas satisfactorios en cuanto a actividad, conversión, selectividad a N2, seleccionando aquellos soportes y metales en los cuales se logro los mejores valores. Estos fueron Pd,In y Pt,In soportados en alumina y sílice. Se desarrollaron combinaciones de porcentajes metálicos Pd,In, sobre alumina y sílice y se evaluó en ellos, propiedades físicas y químicas mediante el empleo de diversas metodologías de caracterización: TPR,FTIR,DRX,XPS, etc. Luego se los evaluó en reacción. Finalmente se trato de correlacionar su comportamiento en reacción con sus propiedades físicas y químicas, llegándose a que de los catalizadores evaluados el mas activo era aquel que tenia mayor relación Pd,In(1:0.25) soportado en alumina. El mismo proceso se siguió para los catalizadores de Pt,In soportados también en alumina y sílice. Aquí se encontró que el catalizador sufría un severo proceso de desactivación y mediante el empleo de las técnicas de EXAFS y XANES.Para hacer el estudio cinético, se seleccionó, el catalizador que presentaba las mejores cualidades, y se evaluaron diversos mecanismos para el desarrollo de las reacciones que tenían lugar para lograr la reducción de los nitratos a N2 presentes en agua. Se logró un buen ajuste con los modelos que planteaban la adsorción de las especies del tipo Langmuir-Hinshelwood. | Universidad Nacional del Litoral | Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas

Señala que la Ley de Recursos Hídricos (Ley 29338), promulgada en el año 2009, establece la valoración del agua y de su gestión integrada entre los principios que rigen el uso y gestión integrada de los recursos hídricos. Además, comenta que conforme a lo señalado por la Ley, la Autoridad Nacional del Agua (ANA) impulsó el desarrollo de una metodología para determinar el valor de la retribución económica por el uso de agua y por el vertimiento de agua residual tratada estableciendo el cambio en la forma para determinar los valores de la retribución económica.

Subprodutos do processo de desinfecção da água os trihalometanos são considerados nocivos à saúde. Dentre os THM, encontra-se o triclorometano (TCM) causado pela reação do cloro com ácidos originários da decomposição de matéria orgânica, como os ácidos húmicos e fúlvicos. A detecção desses compostos na água normalmente é realizada por métodos cromatográficos que além do alto custo da análise exigindo pessoal bem treinado. Essa pesquisa pretendeu desenvolver uma alternativa para avaliar a presença de TCM na água por meio de um procedimento simples e rápido por meio de um sensor colorimétrico, usando vesícula de polidiacetileno. Inicialmente, procurou-se conhecer a qualidade físico-química, incluindo a concentração de TCM por cromatografia gasosa com espectrofotômetro de massa (GC/MS), e a qualidade microbiológica de amostras de águas coletadas em quatro estações de tratamento, 15 pontos de rede de distribuição e cinco poços artesianos. De 28 amostras avaliadas, apenas duas, cerca de 2,5 % apresentaram valores acima de 100 μg·L-1, valor máximo permitido pela Portaria 518 do Ministério da Saúde de 25 dede março de 2004. Os resultados das análises físico-químicas e microbiológica das amostras analisadas estiveram dentro dos limites exigidos pela portaria 518/MS para água de consumo humano. As baixas concentrações de turbidez e da cor, demonstrando um bom controle de qualidade nas ETAs, provavelmente contribuíram para as baixas concentrações de TCM encontradas nas amostras de águas. Verificou-se uma tendência de aumento da concentração de valor de TCM a partir das ETAs, devido às quantidades de cloro residual livre na rede, matéria orgânica oriunda do manancial de abastecimento não retido nas ETAs mas presentes nas redes de distribuição e devido à reação de formação TCM ser lenta. Para o desenvolvimento do sensor colorimétrico, foram avaliadas diferentes vesículas contendo 10,12- ácido pentacosadiinócio (PCDA) preparadas com e sem a adição de diferentes fosfolipídios como o colesterol (CO), esfigomielina (ES) e o dimiristoifosfatidilcolina (DMPC), variando se também a potência ultrassônica na produção da suspensão vesicular. A vesícula que obteve a maior resposta colorimétrica (RC) com a adição de TCM e o menor diâmetro, foi o tratamento 1 mM de PCDA+1mM de CO.ES submetida a 400 w de potência. Ele foi escolhido e tratado com diferentes valores de pH, temperatura e concentração vesicular e avaliado em relação à resposta colorimétrica (RC) e ao tamanho, antes e após a adição de diferentes soluções contendo, 100 μg·L-1, 1000 μg·L-1 e 10000 μg·L-1 de TCM em água deionizada. Observando os valores da RC para os tratamentos testados, notou-se que o tratamento: pH de 5,0, temperatura de 35 oC, com concentração de 100% da vesícula, foi o que obteve a maior diferença entre os valores da RC em relação aos tratamentos controle e com 100 μg·L-1. Os resultados mostram que a suspensão de vesícula avaliada apresenta potencial para indicar a presença de TCM em água com concentrações próximas àquelas exigidas pela legislação brasileira. | By-products of the water disinfection with chorine compounds are considered harmful to human health. Among them is trichloromethane (TCM) caused by the reaction of chlorine with humic and fulvic acid present in the water. The detection of TCM in water is made by the using chromatographic methods, generally expensive and nedd weel-trained staff. This research aimed to develop an alternative to evaluate the presence of TCM in the water using a simple and rapid procedure using poli diacetileno vesicle. Initially, we tried to know the physical and chemical quality, including the concentration of TCM, and microbiological of the samples collected in four water treatment plants, 15 distribution network points and five wells. Of 28 samples tested, only two samples, about 2.5% had values above 100 μg·L-1, maximun allowed value by Brazilian standard legislation according to the Ordinance 518/MS 2004. The results of physical-chemical, microbiological samples were analyzed within the limits required by Brazilian legislation for drinking water. Low concentrations of turbidity and color, showing a good quality control in water treatment plants, probably contributed to the low concentrations found in TCM water samples. There was a trend of increasing concentration value of TCM from the tratments plants, due to the amount of free residual chlorine in the network, organic matter from the supply source and because of the THM formation reaction is slow. For the development of colorimetric sensor was evaluated different vesicles containing acid pentacosadiinócio 10.12, with and without the addition of different phospholipids and cholesterol (CO), esfigomielina (ES) and dimiristoifosfatidilcolina (DMPC) and also was varied the ultrasonic power for production of vesicular suspension. The vesicle suspension that had the biggest colorimetric response (CR) and the smaller diameter, with the addition of TCM, was the PCDA + 1mM 1mM CO.ES subjected to 400W of power. This vesicle suspension was chosen to be conditioned with different values of pH, temperature and concentration and evaluated in relation to RC and size before and after the addition of solutions containing 100 μg·L-1, 1000 μg·L-1 and 10000 μg.L-1 of TCM diluted in deionized water. Observing the values of RC for the treatments, it was noted that the treatment - pH 5.00, temperature 35° C without dilution of the vesicle- was what got the biggest difference between the values of RC in relation to the control treatment and the 100 μg·L-1. | Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

Resumen. El flujo de agua en el suelo es calificado como un proceso dinámico que regula reacciones químicas y eventos físicos y biológicos, que a su vez influyen en la nutrición, crecimiento y desarrollo de las plantas; es considerado de interés ambiental, ya que influye en la regulación hidrológica, en la distribución y transmisión de agua, solutos y contaminantes a través de la zona no saturada del suelo. El objetivo de este estudio fue evaluar la dinámica de la humedad volumétrica y del potencial matricial del suelo a lo largo de un periodo de secado, en dos Andisoles, localizados en terrenos de ladera en los municipios de Chinchiná (Caldas) y Quimbaya (Quindío) - Colombia. En cada localidad se seleccionaron y aislaron tres monolitos de suelo de 1,5 m de ancho y 6,0 m de largo, con diferente grado de pendiente (20, 40 y 70%, en Chinchiná y 20, 40 y 75%, en Quimbaya). Se instalaron sensores de humedad y tensiómetros a diferentes profundidades y se monitoreó simultáneamente la humedad volumétrica y el potencial mátrico del suelo durante un periodo de 80 días y se obtuvieron las curvas de secamiento del suelo. El modelo potencial se ajustó mejor al comportamiento de la humedad volumétrica con relación al tiempo; en general, la humedad volumétrica se redujo drásticamente durante la primera etapa del drenaje (0-24 horas); posteriormente, le siguió un drenaje lento en el cual los cambios en la humedad volumétrica a través del tiempo fueron mínimos. La tasa de secamiento del suelo aumentó conforme se incrementó el ángulo de inclinación de la pendiente, lo que se atribuye a una refracción del flujo de agua, considerando que el potencial gravitacional está influido por la inclinación de la pendiente y a la vez indica que la pendiente del terreno afecta el movimiento del agua en el suelo.<br>Abstract. Soil water flux is qualified as a dynamic processes that regulate soil chemical reactions, physical and biological events, which in turn influence plant growth and nutrition. Water flow in soils is considered of environmental importance, since it influences the distribution and transmission of water, solutes and contaminants through the vadose zone. The aim of this study was to evaluate the water dynamics and the matric potential of an Andisols, which were determined over a period of wetting and drying of soil monlith, located on a hillslope area close to Chinchiná (Caldas) and Quimbaya (Quindío) - Colombia. At each site, we selected and isolated three soil monoliths of 1.5 m wide and 6.0 m long, with different slope (20, 40 and 70% in Chinchiná and 20, 40 and 75% in Quimbaya). Soil moisture sensors and tensiometers were installed at different soil depths. The soil volumetric moisture and the matric potential were monitored simultaneously, during 80 days, from which we obtained the drying curves. The resulting potential model fitted the best to the soil volumetric moisture behavior in relation to time. In general, volumetric moisture declined faster during the first drying step (0-24 hours), followed by a slow drainage in which the volumetric moisture changes over time were minimum. The rate of soil drying increased as the increased the slope angle, attributed to a refraction of the water flow, whereas the gravitational potential is influenced by the hillslope of the slope and at the time this indicates that this slope controls the soil water movement.

A infiltração de água no solo é um importante componente do ciclo hidrológico, sendo influenciada por diversos fatores relacionados ao solo e as chuvas. Os objetivos deste trabalho foram avaliar a influência de aplicações sucessivas de precipitações com diferentes perfis, em solo nu e com cobertura de palhada, a fim de quantificar seu efeito na formação do encrostamento superficial e, conseqüentemente, na taxa de infiltração de água no solo; e avaliar o desempenho do modelo de Green-Ampt-Mein-Larson (GAML) e GAML modificado por Moore (1981), na simulação do processo de infiltração em solos com encrostamento superficial. Para cada perfil de precipitação (constante, exponencial decrescente, duplo exponencial adiantado e atrasado), foram aplicadas três precipitações sucessivas, em intervalos de 24 h, com uma lâmina média de 55 mm em cada precipitação. Na simulação do processo de infiltração, foi proposta a inclusão da camada de encrostamento superficial nos parâmetros de entrada do modelo. Para isso, no modelo de GAML o valor da condutividade hidráulica na zona de transmissão (Kt) foi considerado igual à taxa de infiltração estável (Tie) obtida em solo nu e igual a Kt*, que é igual a taxa de infiltração estável (Tie) (em solo com cobertura) multiplicada pelo fator f, que expressa o decaimento da Tie em função da energia cinética acumulada da chuva (Ec), ou seja, o valor de Kt variando ao longo do tempo. Para o modelo de GAML modificado por Moore (1981), foi proposto que a camada superficial (crosta) possuía espessura de 5 mm e condutividade hidráulica da crosta saturada (Kc) determinada a partir dos dados experimentais, e, também, igual a 10 e 25% da condutividade hidráulica do solo saturado (K0). A influência dos perfis de precipitação e das precipitações sucessivas na taxa e infiltração foi avaliada por meio de gráficos, análise de variância e teste de médias. A determinação das melhores combinações de parâmetros de entrada do modelo de GAML e GAML modificado por Moore (1981) foi avaliada com base no índice de concordância (c). Verificou-se que os diferentes perfis de precipitação não influenciaram a taxa de infiltração de água no solo, tanto para o solo nu como para o solo com cobertura, sendo esta influenciada somente pelas aplicações sucessivas, com menores valores da taxa de infiltração obtidos na 2ª e 3ª aplicações. Este comportamento pode ser explicado pelo fato de os perfis de precipitação utilizados apresentarem uma energia cinética acumulada da chuva de vii mesma magnitude. O decréscimo na taxa de infiltração em solo nu em relação ao solo com cobertura foi devido à formação de encrostamento superficial, formado logo na 1ª aplicação. A Tie em solo nu teve um decréscimo de 75% se comparada a Tie em solo com cobertura. O fator de decaimento da Tie f foi descrito por uma equação do tipo exponencial. Na simulação do processo de infiltração, para a 1ª aplicação da precipitação, em solo seco e com elevada capacidade de infiltração, o modelo GAML com o valor de Kt = Tie, determinada em solo com cobertura, obteve bons resultados, com desempenho acima de bom em 87,5% dos casos, considerando os quatro perfis de precipitação aplicados. Para a 2ª e 3ª aplicações, em solo úmido e com encrostamento superficial, as combinações que não consideraram o encrostamento superficial não apresentaram bons resultados, superestimando Ti e I ao longo do tempo, independente do perfil de precipitação aplicado. Para o modelo de GAML, os melhores resultados foram obtidos com uso de Kt igual à Tie determinada em solo nu e com Kt igual a Kt*, enquanto que no modelo GAML modificado por Moore (1981), os melhores resultados foram obtidos com valor de Kt da crosta igual a 10 e 25% de K0, com desempenho pelo índice c superior a bom em 100% dos casos para ambas as combinações. Conclui-se que o modelo de GAML com seus parâmetros de entrada modificados foi adequado para a simulação do processo de infiltração para todos os perfis de precipitação aplicados. Para solos com encrostamento superficial, o efeito desta camada deve ser embutido nos parâmetros de entrada do modelo para a obtenção de bons resultados. | The soil water infiltration is an important component of the hydrological cycle and is influenced by several factors related to soil and rainfall. The objectives of this work were to evaluate the influence of the successive application of different precipitation patterns in bare and covered soil, in order to quantify its effect on the formation of soil crusting, and consequently in the soil water infiltration rate; and evaluate the performance of the of Green-Ampt-Mein-Larson (GAML) and GAML modified by Moore (1981) models, in the simulation of infiltration process in soils with soil crusting. For each rainfall pattern (constant, exponential decreasing, double exponential early and late) we applied three successive precipitations in 24 h intervals, with an average depth of 55 mm. In the simulation of the infiltration process, was proposed to include the superficial layer of soil crusting on the input parameters of the model. For this, in the GAML model the value of hydraulic conductivity in the transmission zone (Kt) was considered equal to the stable infiltration rate (Tie) obtained in bare soil, and equal to Kt*, which equals Tie (coverage soil) multiplied by the factor f, which expresses the decay of the Tie as a function of cumulative rainfall kinetic energy (Ec), ie, the value of Kt varying over time. For the model of GAML modified by Moore (1981), it was proposed that the surface layer (crust) had a thickness of 5 mm and saturated crust hydraulic conductivity (Kc) determined from experimental data, and also equal to 10 and 25% of saturated hydraulic conductivity (K0). The influence of rainfall patterns and successive rainfall in infiltration rate was evaluated by graphs, variance analysis and mean test. The determination of the best combinations of input parameters of the GAML and GAML modified by Moore (1981) models were evaluated using the concordance index (c). It was found that the different rainfall patterns did not affect the soil water infiltration rate, both for the bare and coverage soil, which is influenced only by successive applications, with lower values of infiltration rates obtained in the 2nd and 3rd applications. This behavior can be explained because the rainfall cumulative kinetic energy has the same magnitude for both rainfall patterns. The decrease in infiltration rate in bare soil was due to formation of a superficial soil crust, formed as early as the 1st application. A Tie in bare soil declined by 75% if compared to Tie in covered soil. The f factor was described by an exponential equation. In the ix simulation of infiltration process for the 1st application of simulated rainfall in dry soil and with high soil water infiltration capacity, the model GAML with the value of Kt = Tie, determined in soil coverage, obtained good results, with performance better than good in 87.5% of cases, considering the four precipitation patterns used. For the 2nd and 3rd applications of simulated rainfall, in moist soil and soil crusting, the combinations that have not considered the soil crusting did not showed good results, overestimated Ti and I over time, regardless of precipitation patterns used. The best results were obtained using Kt equal to Tie determined in bare soil and equal to Kt = Kt*, while in Model GAML modified by Moore (1981), the best results were obtained with the Kt value of the crust equal to 10 and 25% K0, with performance by the c index better than good in 100% of the cases for both combinations. The GAML model with modifications in yours input parameters was suitable for the simulation of the water infiltration process for all precipitation patterns applied. For soils with soil crusting, the effect of this layer should be added in the input parameters of the model to obtain good results. | Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico