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Tipo do documento: Tese
Título: Uso de esqueleto de coral sol na remediação ambiental: remoção de contaminantes aniônicos, fármacos e aditivos plásticos em efluentes líquidos
Título(s) alternativo(s): Use of sun coral skeleton for environmental remediation: removal of anionic contaminants, pharmaceuticals and plastic additives from wastewater
Autor: Vianna, Marco Tadeu Gomes 
Primeiro orientador: Gomes, Marcia Marques
Primeiro membro da banca: Cunha, Deivisson Lopes
Segundo membro da banca: Teixeira, Lia Cardoso Rocha Saraiva
Terceiro membro da banca: Bauerfeldt, Glauco Favilla
Quarto membro da banca: Araújo, Joyce Rodrigues
Quinto membro da banca: Lopes, Jorge Antônio
Resumo: O despejo de contaminantes aniônicos tais como fosfatos, nitratos, fluoretos e sulfatos por meio do lançamento de esgotos urbanos e efluentes industriais não tratados ou tratados de forma insuficiente, está associado, entre outros impactos, à eutrofização dos corpos hídricos. Além desses contaminantes inorgânicos, fármacos, aditivos plásticos, bloqueador solar e hormônios reconhecidos como micropoluentes emergentes também têm sido detectados com frequência em matrizes aquosas como esgotos, corpos hídricos e água de abastecimento, sendo seus impactos apenas parcialmente conhecidos. As estações de tratamento de esgotos convencionais apresentam baixa eficiência na remoção desses contaminantes, o que justifica a busca por estratégias de tratamento ou polimento sustentáveis. No Brasil, duas espécies exóticas conhecidas como Coral Sol (Tubastraea coccinea e Tubastraea tagusensis) já infestam mais de 3000 km de litoral da costa brasileira. Essas espécies modificam habitats, e uma vez estabelecidas, podem alterar todo o ecossistema local, pois promovem danos à biodiversidade marinha. Tais espécies possuem esqueletos constituídos por carbonato de cálcio potencialmente útil no tratamento de água. O presente estudo teve como objetivo investigar a capacidade de remoção dos contaminantes aniônicos Fosfato, Nitrato, Sulfato e Fluoreto, além de 17 Contaminantes Emergentes (Benzofenona, Dietilftalato, Sulfametoxazol, Diazepam, Trimetoprim, Levonorgestrel, Bromazepam, Clonazepam, Ibuprofeno, Bisfenol A, 17- Etinil Estradiol, Carbamazepina, Bisfenol S, Bisfenol F, Bisfenol AF, 17- Estradiol e Estrona) de efluentes sintéticos e reais utilizando-se para tanto, pó de esqueleto de Coral Sol como adsorvente nas formas (i) bruta e (ii) modificada quimicamente. Para estudar as eficiências de remoção de contaminantes aniônicos, o desenho experimental fatorial com delineamento composto central rotacional (DCCR) foi aplicado. Com vistas à otimização dessas remoções, foi investigada a influência das variáveis independentes: razão adsorvato/adsorvente, pH; temperatura, associada a estudos de cinética e equilíbrio nas melhores configurações obtida pelo DCCR para cada material. Os materiais foram caracterizados antes e após os experimentos de remoção pelas técnicas de DRX e MEV-EDX. As remoções máximas obtidas pelos materiais de Coral Sol foram: 9.597 mg P Kg−1, 2.110 mg N-NO3- Kg-1, 125.015 mgSO42- Kg-1 (precipitação), 46.950 mg F- Kg-1. A análise DRX confirmou a mudança cristalográfica da fase Portlandita para Gipsita quando em contato com íons sulfato. Nas demais análises as fases cristalográficas Aragonita (CST) e Portlandita (CSQ) foram mantidas. Em todos os ensaios de adsorção, os processos seguiram o modelo proposto por Langmuir e cinética de pseudo-segunda ordem. Adicionalmente, para os contaminantes emergentes (fármacos, hormônios e aditivos plásticos) foi desenvolvido e otimizado um método de microextração líquido-líquido dispersiva (MELLD) visando a extração desses compostos em efluentes reais. Os analitos foram identificados e quantificados por cromatografia em fase líquida de ultra eficiência (UPLC-MS/MS Waters). Destacam-se as remoções de Dietilftalato (653,41 g g-1 – 99,99%), Sulfametoxazol (627,43 g g-1 – 99,99%), Clonazepam (362,52 g g-1 – 99,99%) e Bisfenol S (236,73 g g-1 – 96,44%), em efluentes reais. Com base nestes resultados, o pó de esqueleto de Coral Sol mostrou ser uma alternativa potencialmente sustentável como material adsorvente e precipitante podendo ser útil em diversas aplicações, tais como o tratamento de águas residuais urbanas e industriais e no controle da população de Coral Sol, a partir de sua possível exploração comercial.
Abstract: The discharge of anionic contaminants such as phosphates, nitrates, fluorides, and sulphates through the discharge of untreated or insufficiently treated urban sewage and industrial effluents is associated, among other impacts, with eutrophication of water bodies. In addition to these inorganic contaminants, drugs, plastic additives, sunscreens, and hormones recognized as emerging micropollutants have often been detected in aqueous matrices, such as sewage, water bodies and water supply, the impacts of which are only partially known. Conventional wastewater treatment plants (WWTPs) have low efficiency in removing these contaminants, which justifies the search for sustainable treatment or polishing strategies. In Brazil, two exotic species known as Coral Sol (Tubastraea coccinea and Tubastraea tagusensis) already infest more than 3,000 km of the Brazilian coast. These species modify habitats, and once established, they can change the entire ecosystem, as they promote damage to marine biodiversity. Such species have skeletons made up of calcium carbonate, which is potentially useful in water treatment. The present study aimed to investigate the capacity for removing anionic contaminants Phosphate, Nitrate, Sulfate and Fluoride, in addition to 17 Emerging Contaminants (Benzophenone, Diethylphthalate, Sulfamethoxazole, Diazepam, Trimethoprim, Levonorgestrel, Bromazepam, Clonazepam, Ibuprofen, Bisfenol A, Bisfenol Ad16, 17- Ethinyl Estradiol, Carbamazepine, Bisphenol S, Bisphenol F, Bisphenol AF, 17- Estradiol and Estrone) found in synthetic and real effluents using Coral Sol skeleton powder as adsorbent in the (i) crude (CST) forms ) and (ii) chemically modified (CSQ). To investigate the efficiencies of CST and CSQ in removing anionic contaminants from water, a factorial design with central rotational composite design (DCCR) was applied. In order to optimize the process, the influence of the following independent variables was investigated: adsorbent / adsorbate ratio, pH; temperature, associated with studies of kinetics and balance in the best configurations obtained by DCCR for each material. The materials were characterized before and after the removal experiments by the techniques of DRX and MEV-EDX. The maximum removals obtained were: 9597 mg P Kg−1, 2110 mg N-NO3- Kg-1, 125015 mgSO42- Kg-1 (precipitation), 46950 mg F- Kg-1. The XRD analysis confirmed the crystallographic change from the Portlandite to Gypsum phase when in contact with sulfate ions. In the other analyzes, the Aragonite (CST) and Portlandite (CSQ) crystallographic phases were maintained. In all adsorption tests, the processes followed the model proposed by Langmuir and pseudo-second order kinetics. For emerging contaminants (drugs, hormones, and plastic additives) a dispersive liquid-liquid microextraction method (MELLD) was developed and optimized to extract these compounds in real effluents. The analytes were identified and quantified by ultra-efficient liquid chromatography (UPLC-MS / MS Waters). It is worth to highlight the removal efficiency for Diethylphthalate (99,9%), Clonazepam (99,9%), Bisphenol S (96,44%) and Sulfamethoxazole (99,9%) without the need for optimization of the treatment conditions in real treated wastewater sample. Based on these results, Coral Sol skeleton powder has proved to be a potentially sustainable alternative to be used as adsorbent and precipitating material, which can be useful in several applications, such as urban and industrial wastewater treatment and in controlling the population of Coral Sol, the possible commercial exploitation.
Palavras-chave: Environmental engineering
Water - Purification - Biological treatment
Adsorption
Water - Pollution
Engenharia ambiental
Água - Purificação - Tratamento biológico
Adsorção
Água - Poluição
Área(s) do CNPq: ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::SANEAMENTO AMBIENTAL::CONTROLE DA POLUICAO
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UERJ
Departamento: Centro de Tecnologia e Ciências::Faculdade de Engenharia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental
Citação: VIANNA, Marco Tadeu Gomes. Uso de esqueleto de coral sol na remediação ambiental: remoção de contaminantes aniônicos, fármacos e aditivos plásticos em efluentes líquidos. 2020. 227 f. Tese (Doutorado em Engenharia Ambiental) - Faculdade de Engenharia, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2020.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/17374
Data de defesa: 30-Abr-2020
Aparece nas coleções:Doutorado em Engenharia Ambiental

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