Estudo da potencialidade do processo fotoeletroquímico para remediação de águas contaminadas por cianobactérias

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Sirtori, Carla
Data de Publicação: 2006
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1884/4117
Resumo: Orientador: Patricio Peralta-Zamora
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spelling Universidade Federal do Paraná. Setor de Ciências Exatas. Programa de Pós-Graduação em QuímicaPeralta Zamora, Patricio Guillermo, 1962-Sirtori, Carla2024-10-04T19:41:45Z2024-10-04T19:41:45Z2006https://hdl.handle.net/1884/4117Orientador: Patricio Peralta-ZamoraDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Química. Defesa: Curitiba, 2006Inclui bibliografia e anexosResumo: O processo de urbanização afeta de forma direta a qualidade da água dosmananciais que abastecem as cidades, favorecendo a sua eutrofização. Neste caso, afertilização excessiva da água é proporcionada pela presença de nutrientes (nitrogênio,fósforo e carbono), os quais favorecem o crescimento descontrolado de cianobactérias,algas e plantas aquáticas, as denominadas florações ou " blooms". Além da capacidadede produzirem toxinas, blooms de cianobactérias podem causar severos problemas deodor e sabor em corpos d’água. Agentes odoríferos potentes como geosmina (1,10-dimetil-9-decalol) e 2-MIB (2-metilisoborneol) são bastante relatados na literatura,como fonte de odores de terra e mofo, respectivamente, em corpos hídricos. Emfunção de grande parte das atuais tecnologias de tratamento de água se mostrarineficiente na remoção de geosmina e 2-MIB, a necessidade de desenvolver novasalternativas de tratamento se torna evidente. Dentro deste contexto, os processosoxidativos avançados apresentam uma interessante potencialidade de aplicação,principalmente em razão da sua já comprovada eficiência de degradação frente ainúmeros substratos resistentes. Neste trabalho, a potencialidade dos processosfotoeletroquímico e fotocatalítico foi investigada, em relação à degradação de soluçõesaquosas contendo 2-MIB e geosmina. Em etapas preliminares, cânfora foi utilizadacomo substrato modelo, em razão da sua semelhança estrutural com a molécula de 2-MIB e da sua disponibilidade no mercado nacional. Quando na presença de NaCl, oprocesso fotoeletroquímico permite a total degradação de cânfora em tempos de reaçãode 30 minutos, provavelmente em razão de geração eletroquímica de espécies ativas decloro (ex. hipoclorito), as quais podem ser fotoquimicamente convertidas em espéciesde maior poder oxidante (ex. radical cloro). Na presença de Na2SO4 nenhum efeitosinérgico foi observado entre processos eletro e fotoquímico. Processos de fotocatáliseheterogênea fundamentados no uso de dióxido de titânio e óxido de zinco emsuspensão permitem a degradação eficiente da cânfora com remoções superiores à90% em 30 minutos, principalmente quando assistidos por radiação artificial. Sistemasque utilizam fotocatalisadores suportados alcançam remoções totais de cânfora para 60minutos de reação quando os semicondutores estão imobilizados em alginato e 30minutos quando o TiO2 está imobilizado em anéis de borosilicato. Sistemas utilizandoradiação solar apresentam degradações superiores a 90% em tempos de reação de 120minutos. Dessa forma, observa-se uma menor eficiência de degradação para estessistemas, envolvendo, entretanto, vantagens de ordem prática que tornam promissora asua utilização. Na presença de dióxido de titânio em suspensão e de radiação artificial,o processo de fotocatálise heterogênea permite uma total degradação de soluçõesaquosas contendo geosmina e 2-MIB em 30 minutos. Processos fotocatalíticosassistidos por radiação solar apresentam-se extremamente promissores. Na remediaçãode águas naturais, artificialmente contaminadas com geosmina e 2-MIB, a presença dematéria orgânica e sólidos em suspensão retarda a degradação, sendo alcançada umataxa de 80% de remoção dos substratos em 120 minutos, que torna necessária umaexpansão no tempo de tratamentoAbstract: The urbanization process directly affects the quality of water-supply sources,favoring its eutrophication. In this case, the extreme fertilization of the water is due tothe presence of nutrients such as nitrogen, phosphorous and organic carbon, whichleads to an uncontrolled growth of cianobacterias, aquatic seaweed and plants, the socalled "blooms". Besides the production of toxins, blooms of cianobacterias can causesevere problems of odor and flavor in water bodies. Powerful odorous agents such asgeosmin (1,10-dimethyl-9-decalol) and 2-MIB (2-methylisoborneol) are related in theliterature as a source of land and mildew odor in water bodies, respectively. Most ofthe current technologies for water remediation has a low efficiency for the removal ofgeosmin and 2-MIB. In view of this fact, the necessity of new treatment alternativesbecomes very evident. In this context, the advanced oxidative processes show aninteresting potentiality, mainly because of its recognized degradation efficiencytowards several substrates. In this work, the photoeletrochemical and photocatalyticprocesses were investigated towards the degradation of aqueous solutions containing2-MIB and geosmin. In preliminary stages, camphor was used as a model substratemainly on account of its structural similarity with the camphor molecule and itsavailability in the national market. In the presence of sodium chloride, thephotoelectrochemical process allows fast camphor degradation (~100%, 30 minutes),probably in reason of electrochemical generation of active chlorine species (formerhipochlorine), which can photochemicaly converted into powerful oxidant species(radical chlorine). In the presence of an inert electrolyte (sodium sulfate), synergeticeffects between electro and photochemical processes were not observed.Heterogeneous photocatalytic processes based on the use of suspended titanium andzinc oxides allowed efficient camphor degradation (<90%, 30 minutes), mainly whenassisted by artificial radiation. Systems that use supported photocatalysts or solarradiation presented lower degradation efficiencies (~100%, 120 minutes). However,some practical advantages suggest this process as a promising alternative. In thepresence of suspended titanium dioxide and artificial radiation, the photocatalyticprocess provides an efficient degradation of aqueous solutions containing geosmin and2-MIB. Photocatalytic processes assisted by solar radiation are extremely promising.In the remediation of artificially contaminated natural waters, the presence of organicmatter and suspended solids retarded the degradation process, a fact that required theneed for longer treatment timesxvii, 92f. : il. color, grafs., tabs.application/pdfDisponível em formato digitalÁgua - PurificaçãoControle de qualidade da águaQuímicaEstudo da potencialidade do processo fotoeletroquímico para remediação de águas contaminadas por cianobactériasinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALDissertação_Carla.pdfapplication/pdf1852009https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/4117/1/Disserta%c3%a7%c3%a3o_Carla.pdf9a9d2666a227fd08a07c666a8be0d562MD51open accessTEXTDissertação_Carla.pdf.txtExtracted Texttext/plain160920https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/4117/2/Disserta%c3%a7%c3%a3o_Carla.pdf.txt2a09f4d4dde2a62e8ae307dd920cf9d4MD52open accessTHUMBNAILDissertação_Carla.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1267https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/4117/3/Disserta%c3%a7%c3%a3o_Carla.pdf.jpgd7dc9544b751a6bc73a27a5e7ab60b61MD53open access1884/41172024-10-04 16:41:45.811open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/4117Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082024-10-04T19:41:45Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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