This work aimed to use Multiple Walls Nanotubes (MWNT) in order to synthesize a nanofilter to remove water contaminants and to test the nanofilter manufactured in removing Benzothiophene and pesticides present in water. The study was conducted in two stages. In the first step the nanofilter was developed and characterized. To develop the filter, the following materials were used: Chitosan, Polyethylene Glycol 6000 K, Sodium Hydroxide (NaOH), Sodium Dodecyl Sulphate (SDS), Acetic Acid Glacial and MWNT. To characterize the filter was performed: Scanning Electron Microscopy (SEM), Raman spectroscopy, the method of Brunauer, Emmett and Teller (BET) method Barrett, Joyner and Halenda (BJH) and permeate flow. In the second step, removal efficiency of benzothiophene and pesticides by the nanofilter was tested. For this experimental activity, it was split into two steps: filtering with benzothiophene and other pesticides. For filtering with benzothiophene, it was prepared a solution with a concentration of 0.79 ± 0.02 mmol in triplicate, where 5 samples were filtered with the same concentration of 3 similar nanofilters. For the filtering of pesticides, it was prepared one stock solution of 10.0 mL (1000.0 mg L-1) Imazapic, Imazethapyr, Imidacloprid, Ethyl Pirazolsulfuron). For pesticide analysis, it was used the Ultra Efficiency Liquid Chromatography coupled to Mass Spectrometry in series (UHPLC-MS / MS). The chromatographic conditions were established by LARP-UFSM. From the results obtained on the characterization, it can be said that the filter is characterized by low permeability and average pore radius of 15 A0. Carbon nanotubes are maintained after the manufacturing process and nanofilter may be used for removal of contaminants in water. As for the results of efficiency, nanofilter remove benzothiophene present in water with high efficiency. In addition, the nanofilter removes pesticides in water even at concentrations 10 times higher than those found in natural environment. | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior | Este trabalho teve como objetivo utilizar Nanotubos de Carbono de Paredes Múltiplas (NTCPM) para a confecção de nanofiltros para remoção de contaminantes em água, bem como testar o nanofiltro fabricado na remoção de Benzotiofeno e agrotóxicos presentes em água. O estudo foi realizado em dois capítulos. No primeiro capitulo foi desenvolvido e caracterizado o nanofiltro. Para desenvolver o nanofiltro, foram utilizados os seguintes materiais: Quitosana, Polietileno Glicol 6000 K, Hidróxido de Sódio (NaOH), Dodecil Sulfato de Sódio (SDS), Ácido Acético Glacial e NTCPM. Em Sua caracterização foram realizados as seguintes análises: Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia Raman, método de Brunauer, Emmett e Teller (BET), método de Barrett, Joyner e Halenda (BJH) e Fluxo Permeado. No segundo capítulo, a eficiência na remoção de Benzotiofeno e agrotóxicos pelo nanofiltro foi testada. Para isto, a atividade experimental foi dividida em duas etapas: uma filtragem com Benzotiofeno e outra filtragem com agrotóxicos. Para filtragem com benzotiofeno, foi preparada uma solução com concentração de 0,79 ± 0,02 mmol em triplicata, onde 5 amostras com mesma concentração foram filtradas por 3 nanofiltros semelhantes. Para a filtragem dos agrotóxicos, foi preparada uma solução 10,0 mL da solução estoque 1000,0 mg L-1 de Imazapique, Imazetapir, Imidacloprido, Pirazolsulfuron Etílico. Para análise dos agrotóxicos foi utilizado a Cromatografia Líquida de Ultra Eficiência acoplada à Espectrometria de Massas em série (UHPLC-MS/MS). As condições cromatográficas foram estabelecidas pelo LARP-UFSM. A partir dos resultados obtidos, sobre a caracterização, pode-se afirmar que o filtro se caracteriza por baixa permeabilidade e raio médio dos poros com 15 Ao. Os nanotubos de carbono são mantidos após processo de fabricação e o nanofiltro poderia ser usado para remoção de contaminantes na água. Já para os resultados de eficiência, o nanofiltro remove o Benzotiofeno presente em água com alta eficiência. Além disso, o nanofiltro remove agrotóxicos em água mesmo com concentrações 10 vezes acima da encontrada em ambiente natural.

O presente trabalho teve como objetivo apresentar a investigação experimental de uma fonte hídrica superficial utilizada em um sistema de irrigação por gotejamento e sua influência na evolução da perda de carga de dois filtros, um de disco e outro de manta sintética não-tecida, na filtragem da água. Analisou-se a variação temporal dos principais parâmetros físicos, químicos e biológicos da água de irrigação que causam problemas de entupimento nos emissores. Os critérios para avaliação das impurezas presentes na água de irrigação basearam-se em estudos realizados nos sistemas de irrigação localizada. A pesquisa foi desenvolvida em quatro etapas de 30 dias, em diferentes estações do ano. Os resultados mostraram que os parâmetros químicos que apresentaram médio risco de obstrução aos emissores, foram: pH, ferro e sulfetos. Os parâmetros físicos e biológicos analisados apresentaram baixo risco de entupimento dos emissores. Fez-se o acompanhamento da evolução da perda de carga em função do volume filtrado, objetivando uma análise comparativa. No filtro de manta sintética não-tecida a evolução da perda de carga foi mais acentuada e mais rápida em relação à de disco.<br>This study had the objective to conduct an experimental enquiry on a surface water source utilized in a trickle irrigation system and its influence on the head loss evolution in two filters - a disc filter (130 micra) and a non-woven synthetic fabric in filtration of water. The temporal variation of physical, chemical and biological parameters of the irrigation water causing problem of obstruction in drippers were analysed. The evaluation criterion of the impurities present in the irrigation water were based on the studies of the trickle irrigation systems. The research was executed in four phases of 30 days each, in different seasons. The results showed that the chemical factors, which presented medium risk of clogging for emitters, were pH and the concentration of iron and sulphites. The physical and biological parameters of water quality showed low risk of clogging the drippers. The evolution of head loss, according to the volume filtered was also followed up for the sake of comparison. It was observed that the non woven synthetic fabric showed higher and faster head loss evolution than the disc filter.

Obstruction of emitters caused by the presence of solid particles in the water raises the cost and maintenance of trickle irrigation systems, and might compromise their utilization. This research was performed through test fields, with the objective of evaluating the performance of a disc filter (130 microns) and a non woven synthetic fabric filter on the removal of physical, chemical and biological impurities from the irrigation water, which may cause emitter obstruction during fertirrigation processes. The evaluation criteria of the impurities present in the irrigation water, were based on studies performed on trickle irrigation systems. Specifically, physical, chemical and biological parameters analyzed in the inflow and outflow water from both filters were: pH, turbidity, total suspended solids, salinity, total iron, sulphites, manganese, algae and bacteria. Results pointed to chemical factors, which presented medium clogging risks to the emitters; those factors were: pH, total iron and sulphite concentration. All the other parameters of water quality did not present clogging risks. A comparative analysis of head loss evolution, according to the filtered volume, was also atempted Non woven synthetic fabric filter presented a higher evolution when compared to the disc filter.<br>Um dos fatores que elevam os custos de operação e manutenção dos sistemas de irrigação localizada e, em certos casos, inviabiliza a utilização desse método, é a obstrução de emissores pela presença de partículas sólidas na água de irrigação. O presente trabalho teve por objetivo principal estimar, através de ensaios experimentais de campo, o desempenho de um filtro de disco (130 microns) com outro de manta sintética não tecida na remoção de impurezas de origens físicas, químicas e biológicas presentes na água de irrigação que promovem o entupimento dos emissores, quando se utiliza a fertirrigação. Os critérios para avaliação das impurezas presentes na água de irrigação foram baseados nos estudos realizados em sistemas de irrigação localizada. Especificamente foram analisados os seguintes parâmetros físico-químicos e biológicos da água afluente e efluente dos filtros: pH, turbidez, sólidos suspensos totais, salinidade, ferro total, sulfetos, manganês, algas e bactérias. Os fatores químicos que apresentaram médio risco de obstrução aos emissores foram pH, concentração de ferro total e sulfetos. Todos os demais parâmetros de qualidade de água analisados resultaram em valores que não apresentam risco de entupimento aos gotejadores. Procurou-se também fazer o acompanhamento da evolução da perda de carga em função do volume filtrado para os filtros, para realizar uma análise comparativa. No filtro de manta sintética não tecida, a evolução da perda de carga foi mais acentuada e mais rápida em relação ao de disco, por causa da sua maior eficiência na remoção de algas e bactérias.

Com a realização deste trabalho, objetivou-se parametrizar a equação de evolução da perda de carga, para descrição do processo de filtração de água residuária da suinocultura. No preenchimento das colunas filtrantes, foram utilizados bagaço de cana-de-açúcar triturado, serragem de madeira e pergaminho de grãos de café. Dados de perda de carga em diferentes profundidades e tempos de operação dos filtros orgânicos foram coletados para ajuste das equações de perda de carga. Para as equações ajustadas, foram obtidos altos coeficientes de determinação, sendo que a significância dos coeficientes da regressão foi, na sua quase totalidade, de 1% de probabilidade, podendo ser utilizada na predição do comportamento dos filtros. As variáveis tempo de operação e profundidade das colunas filtrantes, constituídas pelos três materiais filtrantes, apresentaram comportamento quadrático na estimativa da perda de carga total. O tempo ideal de operação ininterrupta dos filtros, sem troca de material filtrante, foi de, aproximadamente, 1,5 h e, depois de corrido esse tempo, o material filtrante deverá ser substituído. | This work was developed to adjust the equation of head-loss, describing the head-loss process with the depth and operation time of organic filter utilized in treatment of swine wastewater. Sugarcane bagasse, sawdust and coffee husk, by-products of agricultural and agro-industrial activities, were used to fill the filter columns. Data on head-loss in different depths with the time of organic filters operation were collected to analyze the head-loss evolution. In head-loss equations as function of depth and filter operation time high values were obtained for the coefficients of determination and the regression coefficients presented, in almost, significant at 1% probability, predicting the behavior of the filters, constituted of sawdust, sugarcane bagasse and coffee husk. The variables, operation time and the filter columns depth, of the three filtering materials, presented quadratic behavior in the estimate of the total head-loss. The ideal time of the filters uninterrupted operation, without exchange of filtering materials, was approximately 1,5 h and, after this time, the filter material should be replaced.

Com a realização deste trabalho, objetivou-se parametrizar a equação de evolução da perda de carga, para descrição do processo de filtração de água residuária da suinocultura. No preenchimento das colunas filtrantes, foram utilizados bagaço de cana-de-açúcar triturado, serragem de madeira e pergaminho de grãos de café. Dados de perda de carga em diferentes profundidades e tempos de operação dos filtros orgânicos foram coletados para ajuste das equações de perda de carga. Para as equações ajustadas, foram obtidos altos coeficientes de determinação, sendo que a significância dos coeficientes da regressão foi, na sua quase totalidade, de 1% de probabilidade, podendo ser utilizada na predição do comportamento dos filtros. As variáveis tempo de operação e profundidade das colunas filtrantes, constituídas pelos três materiais filtrantes, apresentaram comportamento quadrático na estimativa da perda de carga total. O tempo ideal de operação ininterrupta dos filtros, sem troca de material filtrante, foi de, aproximadamente, 1,5 h e, depois de corrido esse tempo, o material filtrante deverá ser substituído. | This work was developed to adjust the equation of head-loss, describing the head-loss process with the depth and operation time of organic filter utilized in treatment of swine wastewater. Sugarcane bagasse, sawdust and coffee husk, by-products of agricultural and agro-industrial activities, were used to fill the filter columns. Data on head-loss in different depths with the time of organic filters operation were collected to analyze the head-loss evolution. In head-loss equations as function of depth and filter operation time high values were obtained for the coefficients of determination and the regression coefficients presented, in almost, significant at 1% probability, predicting the behavior of the filters, constituted of sawdust, sugarcane bagasse and coffee husk. The variables, operation time and the filter columns depth, of the three filtering materials, presented quadratic behavior in the estimate of the total head-loss. The ideal time of the filters uninterrupted operation, without exchange of filtering materials, was approximately 1,5 h and, after this time, the filter material should be replaced.

O presente trabalho teve como objetivo apresentar a investigação experimental de uma fonte hídrica superficial utilizada em um sistema de irrigação por gotejamento e sua influência na evolução da perda de carga de dois filtros, um de disco e outro de manta sintética não-tecida, na filtragem da água. Analisou-se a variação temporal dos principais parâmetros físicos, químicos e biológicos da água de irrigação que causam problemas de entupimento nos emissores. Os critérios para avaliação das impurezas presentes na água de irrigação basearam-se em estudos realizados nos sistemas de irrigação localizada. A pesquisa foi desenvolvida em quatro etapas de 30 dias, em diferentes estações do ano. Os resultados mostraram que os parâmetros químicos que apresentaram médio risco de obstrução aos emissores, foram: pH, ferro e sulfetos. Os parâmetros físicos e biológicos analisados apresentaram baixo risco de entupimento dos emissores. Fez-se o acompanhamento da evolução da perda de carga em função do volume filtrado, objetivando uma análise comparativa. No filtro de manta sintética não-tecida a evolução da perda de carga foi mais acentuada e mais rápida em relação à de disco. | This study had the objective to conduct an experimental enquiry on a surface water source utilized in a trickle irrigation system and its influence on the head loss evolution in two filters - a disc filter (130 micra) and a non-woven synthetic fabric in filtration of water. The temporal variation of physical, chemical and biological parameters of the irrigation water causing problem of obstruction in drippers were analysed. The evaluation criterion of the impurities present in the irrigation water were based on the studies of the trickle irrigation systems. The research was executed in four phases of 30 days each, in different seasons. The results showed that the chemical factors, which presented medium risk of clogging for emitters, were pH and the concentration of iron and sulphites. The physical and biological parameters of water quality showed low risk of clogging the drippers. The evolution of head loss, according to the volume filtered was also followed up for the sake of comparison. It was observed that the non woven synthetic fabric showed higher and faster head loss evolution than the disc filter.

Uma investigação experimental para se comparar o desempenho dos meios filtrantes disco (130 microns) e manta sintética não-tecida na filtração da água utilizada em um sistema de irrigação por gotejamento com tratamento químico, foi o que se objetivou através deste trabalho analisando-se, também, a variação temporal durante um ano, dos principais parâmetros da água que causam problemas de entupimento nos emissores. Utilizou-se a técnica da fertirrigação com um fertilizante organico-mineral e o tratamento químico foi feito através da cloração. A comparação dos dois meios filtrantes foi realizada através da análise da água afluente e efluente dos filtros. A água de irrigação mostrou que somente os parâmetros químicos pH e o ferro apresentaram médio risco de entupimento. Os demais parâmetros resultaram em valores que não apresentaram risco de entupimento dos gotejadores. A injeção da solução com fertilizante alterou a qualidade da água em relação à concentração de sólidos suspensos e turbidez. Não houve diferença no desempenho do filtro de manta e de disco com relação aos parâmetros físicos e biológicos de seus efluentes. A concentração de cloro livre foi maior no efluente do filtro de disco. | An experimental investigation was accomplished in order to compare the performance of disc filters (130 microns) and non-woven synthetic fabric in the filtration of water, used in trickle irrigation systems, with chemical treatment. The temporal variation of the principal parameters of the irrigation water that cause obstruction problems in the emitters were also analyzed during the year: the fertirrigation technique was utilized with organic mineral fertilizer, and the chemical treatment was done with chlorine. The comparison between the two filter elements was done through the analysis of affluent and effluent. The results showed that only the chemical parameters: pH and total iron presented medium risk to obstruction. All the others parameters, resulted in values that did not present obstruction risk to the emitters. The fertilizer solution injection changed the water quality, due to the concentration of suspended solids and turbity. There was no difference in the performance disc filters (130 microns) and non-woven synthetic fabric, related to the physical and biological parameters of their effluent. The free chlorine concentration was higher in the filter disc effluent.

Com a realização deste trabalho, objetivou-se parametrizar a equação de evolução da perda de carga, para descrição do processo de filtração de água residuária da suinocultura. No preenchimento das colunas filtrantes, foram utilizados bagaço de cana-de-açúcar triturado, serragem de madeira e pergaminho de grãos de café. Dados de perda de carga em diferentes profundidades e tempos de operação dos filtros orgânicos foram coletados para ajuste das equações de perda de carga. Para as equações ajustadas, foram obtidos altos coeficientes de determinação, sendo que a significância dos coeficientes da regressão foi, na sua quase totalidade, de 1% de probabilidade, podendo ser utilizada na predição do comportamento dos filtros. As variáveis tempo de operação e profundidade das colunas filtrantes, constituídas pelos três materiais filtrantes, apresentaram comportamento quadrático na estimativa da perda de carga total. O tempo ideal de operação ininterrupta dos filtros, sem troca de material filtrante, foi de, aproximadamente, 1,5 h e, depois de corrido esse tempo, o material filtrante deverá ser substituído.<br>This work was developed to adjust the equation of head-loss, describing the head-loss process with the depth and operation time of organic filter utilized in treatment of swine wastewater. Sugarcane bagasse, sawdust and coffee husk, by-products of agricultural and agro-industrial activities, were used to fill the filter columns. Data on head-loss in different depths with the time of organic filters operation were collected to analyze the head-loss evolution. In head-loss equations as function of depth and filter operation time high values were obtained for the coefficients of determination and the regression coefficients presented, in almost, significant at 1% probability, predicting the behavior of the filters, constituted of sawdust, sugarcane bagasse and coffee husk. The variables, operation time and the filter columns depth, of the three filtering materials, presented quadratic behavior in the estimate of the total head-loss. The ideal time of the filters uninterrupted operation, without exchange of filtering materials, was approximately 1,5 h and, after this time, the filter material should be replaced.