Tratamento de nanopartículas de prata por eletrocoagulação

TCC(graduação) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro Tecnológico. Engenharia Sanitária e Ambiental.Uma das ciências que vem se destacando nos últimos anos é visivelmente a nanociência. Muitas informações são disponíveis sobre seu campo de estudo, porém inúmeras questões ainda devem ser levantadas para sua compreensão adequada, principalmente sobre as mudanças de propriedades que os elementos na escala nanométrica sofrem (nanomateriais). Não se sabe com precisão os riscos sanitários e ambientais que estes materiais emergentes podem apresentar no longo prazo, sendo assim, este trabalho insere-se neste contexto com o objetivo de desenvolver uma via de tratamento de nanopartículas, inicialmente nanopartículas de prata devido a sua notável utilização recente na indústria e ao seu potencial poder inibidor aos microrganismos responsáveis pelo tratamento biológico em estações de tratamento. Em uma visão global este trabalho buscou como objetivo desenvolver distintas vias de síntese de nanopartículas de prata a fim de simular um efluente industrial hipotético, com suas características particulares, e determinar as condições de otimização de um processo de tratamento por eletrocoagulação (EC). A eletrocoagulação é um processo que consiste, por dissolução de um ânodo solúvel, na criação de flocos de um hidróxido metálico em um efluente à tratar. Esta tecnologia apresenta, dentre outras vantagens, uma característica principal no que se refere à eliminação de pequenas partículas coloidais, ou seja, sua capacidade em coagulação é mais eficiente, em comparação com a coagulação tradicional, devido ao campo elétrico aplicado no processo. Para obter uma quantidade suficiente de nanopartículas em solução para os ensaios de eletrocoagulação e simular um efluente hipotético com diferentes características físico-químicas, quatro diferentes vias de síntese de nanopartículas de prata foram desenvolvidas em um primeiro momento. As nanopartículas sintetizadas foram caracterizadas por espectroscopia UV-Visível, microscopia eletrônica de varredura, espectrometria de dispersão de energia, difusão dinâmica da luz, potencial Zeta, pH, condutividade e turbidez. Duas vias de síntese com citrato de sódio como agente estabilizante foram estudadas; na primeira situação (via A), a fonte de ions de prata escolhida foi o nitrato de prata (assim como para todas as quatro vias sintéticas) e o citrato de sódio exerceu simultaneamente a função de agente redutor e agente estabilizante; enquanto que a segunda via (via B) estudada utilizou o borohidreto de sódio como agente redutor; a terceira via (via C) desenvolvida utilizou um monossacarídeo como agente redutor, a D-glucose, e o pirofosfato de sódio como agente estabilizante; a quarta via (via D), uma via original, foi desenvolvida utilizando o pirofosfato de sódio como agente estabilizante e o borohidreto de sódio como agente redutor. A eficiência da EC foi, num primeiro momento, estudada sobre as diferentes soluções sintetizadas, em seguida a interferência das características físico-químicas dos reagentes utilizados foi estimada sobre o tratamento. Para a via A, após 85 minutos de tratamento foi possível observar uma diminuição significativa do pico de ressonância plasmônica da amostra, o que traduz uma redução em massa de nanopartículas de 98,6%. No que diz respeito a via B, em 12 minutos de EC os resultados em absorbância já atingiam o limite de detecção do aparelho de medição, indicando uma redução mínima de 99,9% de nanopartículas em solução. Durante 4 minutos de tratamento sobre a via C, as intensidades de absorbância atingiram novamente o limite de detecção para identificar a concentração de nanopartículas em solução, indicando uma redução mínima de 99,8%. No que se refere a ultima via, após 10 minutos de tratamento, foi observado uma redução mínima de 99,9% em nanopartículas de prata. Destes resultados foi possível observar que as soluções contendo citrato aumentaram consideravelmente os tempos necessários para a eliminação de nanopartículas de prata do efluente sintetizado, enquanto que soluções livres deste reagente, e em presença de D-glucose, mostraram melhores resultados sobre a formação de flocos, e por consequência o melhor cenário de tratamento. Desta forma, conclui-se que a eliminação de nanopartículas de prata de efluentes é possível e que a problemática do tratamento por EC, em termos de eficiência e rendimento, diz respeito diretamente às características físico-químicas do meio o qual elas estão inseridas, e não somente à suspensão coloidal

Desenvolvimento e aplicação de ferramenta de apoio à decisão para avaliação de estratégias de gerenciamento de resíduos sólidos domiciliares

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2021.Para que a governança do gerenciamento de resíduos sólidos seja pautada sobre técnicas adequadas que proporcionem a melhor tomada de decisão de longo prazo é preciso a compreensão adequada das soluções disponíveis para lidar com esses materiais. Esse trabalho reuniu e caracterizou diferentes arranjos operacionais de gerenciamento de resíduos sólidos domiciliares em evidência no Brasil e no cenário internacional para então desenvolver uma ferramenta de apoio à decisão que, incorporando as diferentes especificidades de cada arranjo, permite modelar e mensurar os fluxos quanti-qualitativos de resíduos ? desde a geração, tratamento, até disposição final ? e assim avaliar a performance econômica, social, energética e ambiental da cadeia operacional integrada dos sistemas de manejo, reais e potenciais, servindo de subsídio à gestão de resíduos sólidos domiciliares no contexto brasileiro e em países em desenvolvimento. A ferramenta de apoio à decisão, nomeada de TOTAL waste, foi aplicada em diferentes arranjos operacionais para um município-alvo de aproximadamente 500 mil habitantes. Os resultados da aplicação da ferramenta permitiram quantificar, em cada cenário analisado, o impacto em 20 anos de diferentes estratégias de gerenciamento de resíduos sólidos sobre diferentes critérios, tais como: despesas operacionais e de investimentos; número de pessoas necessárias para operação dos serviços; emissões equivalentes de dióxido de carbono, produção e consumo energético, entre outros. Pode-se concluir que a tomada de decisão deve estar devidamente instruída quanto aos resultados positivos e negativos de cada estratégia analisada, já que nenhum cenário analisado mostrou o melhor desempenho em todos os critérios. O melhor cenário mostrou ser aquele em que seus resultados estão alinhados aos atributos a serem preferencialmente adotados em uma tomada de decisão. Tal preferência não pode ser definida sem que se conheça as condições econômicas regionais, as demandas legais ambientais e as condições de emprego e renda.Abstract: The governance of solid waste management must be guided by appropriate techniques that provide the best long-term decision-making, for this it is necessary to have an adequate understanding of the available solutions to deal with these materials. This work characterized different operational arrangements for the management of household solid waste in evidence in Brazil and in the international scenario to then develop a decision support tool that, incorporating the different specificities of each arrangement, allows to model and measure the quantitative and qualitative flows of waste - from generation, treatment, to final disposal - and it allows to evaluate the economic, social, energy and environmental performance of the integrated operational chain of management systems, real and potential, serving as a subsidy to the management of household solid waste in the Brazilian context and in developing countries. The decision support tool, called TOTAL waste, was applied in different operational arrangements for a target municipality of approximately 500 thousand inhabitants. The results of the application of the tool made it possible to quantify, in each scenario analyzed, the impact over 20 years of different solid waste management strategies on different criteria, such as: operating and investment expenses; number of people needed to operate the services; equivalent carbon dioxide emissions, energy production and consumption, among others. It is concluded that the decision making must be properly aware of the positive and negative results of each analyzed strategy, since no analyzed scenario showed the best performance in all criteria. The best scenario proved to be one where its results are aligned with the attributes to be preferentially adopted in a decision making. This preference cannot be defined without knowing the local economic conditions, the legal environmental demands and the conditions of employment and income

Membrane adsorption with polyacrylonitrile prepared with superfine powder activated carbon, case study: separation process applied in water treatment containing diclofenac

Polyacrylonitrile membranes (PAN) have high stability against chemical agents, making them suitable for a wide range of applications as such Ultrafiltration processes. Ultrafiltration membranes composed of PAN/Superfine powder activated carbon (S-PAC) mixtures can be a good research route, aiming the development of a new separation processes for water treatment. The association of materials to form a single product can have technological and economic advantages in separation processes. In this study, S-PAC impregnated into PAN membranes were prepared, characterized and used, as a case study, to remove diclofenac (DCF) from water. The membranes (PAN/S-PAC) were synthesized with different concentrations of S-PAC (0.2, 0.6, 1.0, 3.0 and 5.0 wt%) by a phase inversion process. The results of the TEM characterizations of the S-PAC indicated the presence of micro and nanoparticles (∼10 nm) and tending to form micrometric clusters. The infrared spectra of the membranes were characteristic of PAN; however, vibrational bands attributed to the S-PAC spectrum were also observed, which indicated an interaction between the materials. The case study showed an increase in the water flux and in the DCF rejection efficiency, for composite membranes (PAN/S-PAC) with higher concentration of S-PAC. The results of static adsorption tests indicated that the mechanism of DCF rejection occurred predominantly by adsorption. There were indications that the PAN/S-PAC membranes formed a composite material and the PAN/S-PAC (3.0) presented the best study composition given the results. Although the research is in its initial phase, the results indicated that the composition can improve many water treatment systems

Membrane adsorption with polyacrylonitrile prepared with superfine powder-activated carbon, case study: separation process applied in water treatment containing diclofenac

Polyacrylonitrile membranes (PAN) have high stability against chemical agents, making them suitable for a wide range of applications as such Ultrafiltration processes. Ultrafiltration membranes composed of PAN/Superfine powder activated carbon (S-PAC) mixtures can be a good research route, aiming the development of a new separation processes for water treatment. The association of materials to form a single product can have technological and economic advantages in separation processes. In this study, S-PAC impregnated into PAN membranes were prepared, characterized and used, as a case study, to remove diclofenac (DCF) from water. The membranes (PAN/S-PAC) were synthesized with different concentrations of S-PAC (0.2, 0.6, 1.0, 3.0 and 5.0 wt%) by a phase inversion process. The results of the TEM characterizations of the S-PAC indicated the presence of micro and nanoparticles (∼10 nm) and tending to form micrometric clusters. The infrared spectra of the membranes were characteristic of PAN; however, vibrational bands attributed to the S-PAC spectrum were also observed, which indicated an interaction between the materials. The case study showed an increase in the water flux and in the DCF rejection efficiency, for composite membranes (PAN/S-PAC) with higher concentration of S-PAC. The results of static adsorption tests indicated that the mechanism of DCF rejection occurred predominantly by adsorption. There were indications that the PAN/S-PAC membranes formed a composite material and the PAN/S-PAC (3.0) presented the best study composition given the results. Although the research is in its initial phase, the results indicated that the composition can improve many water treatment systems

Membrane adsorption with polyacrylonitrile prepared with superfine powder-activated carbon, case study: separation process applied in water treatment containing diclofenac

Polyacrylonitrile membranes (PAN) have high stability against chemical agents, making them suitable for a wide range of applications as such Ultrafiltration processes. Ultrafiltration membranes composed of PAN/Superfine powder activated carbon (S-PAC) mixtures can be a good research route, aiming the development of a new separation processes for water treatment. The association of materials to form a single product can have technological and economic advantages in separation processes. In this study, S-PAC impregnated into PAN membranes were prepared, characterized and used, as a case study, to remove diclofenac (DCF) from water. The membranes (PAN/S-PAC) were synthesized with different concentrations of S-PAC (0.2, 0.6, 1.0, 3.0 and 5.0 wt%) by a phase inversion process. The results of the TEM characterizations of the S-PAC indicated the presence of micro and nanoparticles (∼10 nm) and tending to form micrometric clusters. The infrared spectra of the membranes were characteristic of PAN; however, vibrational bands attributed to the S-PAC spectrum were also observed, which indicated an interaction between the materials. The case study showed an increase in the water flux and in the DCF rejection efficiency, for composite membranes (PAN/S-PAC) with higher concentration of S-PAC. The results of static adsorption tests indicated that the mechanism of DCF rejection occurred predominantly by adsorption. There were indications that the PAN/S-PAC membranes formed a composite material and the PAN/S-PAC (3.0) presented the best study composition given the results. Although the research is in its initial phase, the results indicated that the composition can improve many water treatment systems

Brazilian Flora 2020: Leveraging the power of a collaborative scientific network

International audienceThe shortage of reliable primary taxonomic data limits the description of biological taxa and the understanding of biodiversity patterns and processes, complicating biogeographical, ecological, and evolutionary studies. This deficit creates a significant taxonomic impediment to biodiversity research and conservation planning. The taxonomic impediment and the biodiversity crisis are widely recognized, highlighting the urgent need for reliable taxonomic data. Over the past decade, numerous countries worldwide have devoted considerable effort to Target 1 of the Global Strategy for Plant Conservation (GSPC), which called for the preparation of a working list of all known plant species by 2010 and an online world Flora by 2020. Brazil is a megadiverse country, home to more of the world's known plant species than any other country. Despite that, Flora Brasiliensis, concluded in 1906, was the last comprehensive treatment of the Brazilian flora. The lack of accurate estimates of the number of species of algae, fungi, and plants occurring in Brazil contributes to the prevailing taxonomic impediment and delays progress towards the GSPC targets. Over the past 12 years, a legion of taxonomists motivated to meet Target 1 of the GSPC, worked together to gather and integrate knowledge on the algal, plant, and fungal diversity of Brazil. Overall, a team of about 980 taxonomists joined efforts in a highly collaborative project that used cybertaxonomy to prepare an updated Flora of Brazil, showing the power of scientific collaboration to reach ambitious goals. This paper presents an overview of the Brazilian Flora 2020 and provides taxonomic and spatial updates on the algae, fungi, and plants found in one of the world's most biodiverse countries. We further identify collection gaps and summarize future goals that extend beyond 2020. Our results show that Brazil is home to 46,975 native species of algae, fungi, and plants, of which 19,669 are endemic to the country. The data compiled to date suggests that the Atlantic Rainforest might be the most diverse Brazilian domain for all plant groups except gymnosperms, which are most diverse in the Amazon. However, scientific knowledge of Brazilian diversity is still unequally distributed, with the Atlantic Rainforest and the Cerrado being the most intensively sampled and studied biomes in the country. In times of “scientific reductionism”, with botanical and mycological sciences suffering pervasive depreciation in recent decades, the first online Flora of Brazil 2020 significantly enhanced the quality and quantity of taxonomic data available for algae, fungi, and plants from Brazil. This project also made all the information freely available online, providing a firm foundation for future research and for the management, conservation, and sustainable use of the Brazilian funga and flora