Abstract: A demanda crescente por água tem feito de seu reúso planejado um tema atual e de grande importância, já citada na Agenda 21, que recomendou implementação de políticas de gestão dirigidas para o uso e reciclagem de efluentes, integrando proteção de saúde pública de grupos de risco com práticas ambientais adequadas. De acordo com as Resoluções CONAMA nº 357 e 420 os efluentes somente podem ser descartados em corpos d´água se os seus parâmetros característicos se situarem de acordo com o balizamento dado para cada classe de corpo de água. Íons metálicos podem ser removidos de soluções aquosas por diferentes processos sendo a adsorção em argilas um método que pode ser considerado efetivo e barato quando comparado aos demais. Neste estudo foi avaliada a capacidade de adsorção dos íons metálicos Cr3+, Zn2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+ e Ni2+ em solução utilizando-se caulinita comercial com a finalidade de reúso e/ou descarte. A caracterização mineralógica e química das amostras comerciais obtidas indicou que aquela denominada caulinita C foi a que mais se adequou ao estudo visto que apresenta elevado teor de pureza mineralógica, baixos teores de elementos traço, e maior capacidade de troca catiônica. O estudo da remoção dos íons em solução indicou que o aumento razão adsorvente:adsorvato aumenta a eficiência de adsorção. O estudo da influência do pH indicou que a maior adsorção ocorre em pH levemente alcalino, pH 8. E o estudo do tempo de contato indicou que o equilíbrio de adsorção é atingido em menos de trinta minutos para todos os íons, exceto para o Ni. A análise das isotermas de adsorção indicou que a caulinita empregada neste estudo é adequada principalmente à remoção dos íons Zn (II), Cu (II) e PB (II).

Palavras-Chave: aluminium silicates; kaolinite; adsorption; ion exchange; demineralization; chromium; zinc; cadmium; lead; copper; nickel; removal; waste processing; waste water; liquid wastes; recycling; water treatment

SORDO FILHO, GIOVANNI del. Estudo da adsorção de íons metálicos em caulinita para água de reuso. Orientador: Paulo Sergio Cardoso da Silva. 2015. 109 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2016.tde-25042016-102831. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/26394. Acesso em: $DATA.

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Abstract: O óxido de grafeno (OG), nanomaterial sintetizado a partir do grafite, tem atraído atenção como adsorvente com grande capacidade de remoção de cátions e diversos contaminantes de soluções aquosas, devido a presença dos grupos hidroxila, epóxi, carbonila e carboxila em sua superfície. Este trabalho, visa avaliar o potencial do óxido de grafeno bruto (OG) e de sua forma imobilizada em poli(divinilbenzeno) (PDVB-OG) na remoção de íons de césio de uma solução aquosa sintética. Os experimentos foram realizados em batelada, e foi avaliado a influência do tempo de contato e da concentração inicial de íons de césio. Para descrever a isotermas de equilíbrio foram aplicados os modelos de Langmuir e Freundlich, e a cinética do processo de adsorção, foi avaliada utilizando-se os modelos de pseudo-primeira ordem, pseudo-segunda ordem e difusão intrapartícula. Para prever a espontaneidade do processo de adsorção, foi calculado a energia livre de Gibbs. Nos experimentos de adsorção de íons de césio, o OG e o nanocompósito PDVB-OG, após 30 min. de contato, apresentaram taxa de remoção de 80% e 63% respectivamente. O modelo que melhor descreveu o processo de adsorção, para ambos adsorventes, na faixa de concentração de 30 a 130 mg.L-1, foi o de Langmuir e a capacidade máxima de adsorção calculada foi de 17 mg.g-1 para o OG e de 15 mg.g-1 para o PDVB-OG. Tanto para o OG quanto para o PDVB-OG, o modelo cinético que melhor descreveu o processo foi o de pseudo-segunda ordem e o valor da energia livre de Gibbs determinou que a adsorção dos íons de césio foi espontânea. A matriz polimérica não apresentou capacidade de remoção significativa, evidenciando que a adsorção dos íons césio pelo nanocompósito de PDVB-OG se deve a presença do OG imobilizado. Por outro lado, devido a maior densidade, o PDVB-OG foi facilmente separado da solução por decantação após o experimento de adsorção. Os resultados indicam a capacidade do OG e do nanocompósito PDVB-OG em tratar rejeitos líquidos radioativos, a fim de minimiza-los.

Palavras-Chave: graphene; oxides; organic compounds; styrene; benzene; chemical reactions; hydrogenation; thermodynamic properties; radioactive waste processing; liquid wastes; adsorption; cesium 137; removal; thermal gravimetric analysis; fourier transformation; infrared spectrometers; x-ray diffraction; scanning electron microscopy

OLIVEIRA, FERNANDO M. de. Estudo da utilização do óxido de grafeno e do óxido de grafeno imobilizado em matriz de poli(divinilbenzeno) visando o tratamento de rejeito radioativo líquido contendo césio-137. Orientador: Solange Kazumi Sakata. Coorientador: Ademar José Potiens Junior. 2018. 99 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2019.tde-25032019-104214. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/29896. Acesso em: $DATA.

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Abstract: Os nanotubos naturais da paligorsquita, por apresentarem propriedades físicas e químicas específicas, têm potencial uso como nano sorventes e matrizes para imobilização, retenção, e solidificação de radionuclídeos presentes em efluentes nucleares. No processo de desenvolvimento de materiais com propriedades de sorção visando a incorporação e imobilização de radionuclídeos, as etapas mais importantes são a geração de sítios ativos simultaneamente com o aumento da área superficial específica e tratamento térmico adequado para conduzir ao colapso estrutural. Neste estudo foram avaliados parâmetros e condições determinantes no processo de ativação dos nanotubos naturais da paligorsquita visando a sorção de radionuclídeos de interesse na estrutura dos nanotubos e a avaliação posterior dos parâmetros que afeitam ao colapso estrutural por tratamento térmico. Por este estudo constatou-se que a otimização do processo de ativação ácida é fundamental para o aumento da capacidade de sorção de níquel usando estruturas de nanotubos naturais ativados. A condição otimizada de ativação superficial, mantendo a integridade estrutural foi removido cerca de 33,3% dos cátions de magnésio, equivalente a 6,30·10-4 mol·g-1 de magnésio em massa, aumentando a área superficial específica em 42,8%. Este aspecto permitiu a incorporação de mesma concentração molar de níquel presente nos rejeitos radioativos líquidos em um tempo de processo de 80min.

Palavras-Chave: radioactive waste management; liquid wastes; nickel; magnesium isotopes; heat transfer; physical properties; sorption; activation analysis; hydrochloric acid; nanotubes; fluorescence spectroscopy; x radiation

SILVA, JOSÉ P. Incorporação de radionuclídeos em nanotubos naturais ativados. Orientador: Sonia Regina Homem de Mello Castanho. 2016. 176 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2016.tde-18072016-103729. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/26620. Acesso em: $DATA.

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Abstract: Além da Resolução CONAMA 430/11 definir limites para o lançamento de efluentes, também define que os laboratórios que realizam análises ambientais devem ser acreditados pelo INMETRO e também devem ter sistema de controle de qualidade implantado. Para o atendimento destes requisitos legais, o presente trabalho visa otimizar, validar e implantar a metodologia analítica desenvolvida e aplicada no Centro de Química e Meio Ambiente (CQMA) do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN/ CNEN SP) para a quantificação dos elementos cádmio, chumbo, cobre, prata, crômio, zinco, estanho, níquel, ferro, bário, manganês e boro em amostras de efluentes líquidos por Espectrometria de Emissão Óptica com Plasma Acoplado Indutivamente (ICP-OES). Esta metodologia é utilizada para a determinação de metais e semimetais em amostras coletadas no Programa de Monitoramento Ambiental PMA-Q do IPEN. Todo o processo de validação desta dissertação foi baseado no guia Orientativo do INMETRO DOQ-CGCRE-008 - Orientação sobre Validação de Métodos Analíticos. No estudo de seletividade verificou-se que a matriz não interfere nas curvas analíticas do método em estudo; a faixa de trabalho foi determinada com base nos valores máximos permitidos (VMP) pelas legislações ambientais vigentes (Resolução CONAMA 430/11, DE 8.468/76 e DE 15.425/80) e no histórico de dados do PMA-Q e todas as curvas analíticas apresentam comportamento linear na faixa de trabalho abrangida pelo método; os limites de detecção e quantificação do método atendem aos limites definidos pelas legislações ambientais vigentes e à precisão e exatidão necessárias; a precisão e exatidão apresentaram resultados satisfatórios para a finalidade do método analítico; além do método demonstrar-se robusto, embora seja necessário que o analista se atente à variação de alguns fatores no momento da realização das análises. Também foi possível realizar a estimativa de incerteza do método de modo que fosse alcançado nível de confiança de 95% dos resultados, foram levadas em consideração todas as etapas de preparo e análise das amostras e foi possível obter incerteza global entre 4,6% e 12,23%. Através dos resultados obtidos nos testes estatísticos e pela avaliação do analista foi possível verificar que o método desenvolvido e aplicado no CQMA é adequado para o fim pretendido.

Palavras-Chave: environmental exposure; environmental impacts; wastes; waste water; liquid wastes; waste processing; control elements; metals; semimetals; plasma; icp mass spectroscopy; analytical solution; evaluation; safety standards

MARQUES, JOYCE R. Otimização e validação de metodologia analítica para determinação de metais e semimetais em efluentes líquidos por espectrometria de emissão óptica com plasma de argônio (ICP-OES). Orientador: Marycel Elena Barbosa Cotrim. 2015. 194 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2016.tde-11022016-132739. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/26080. Acesso em: $DATA.

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Abstract: Durante a exploração de uma mina, vários impactos são causados no meio ambiente, entre eles a geração da drenagem ácida de minas (DAM), que consiste da exposição de minerais sulfetados ao ar, água e microorganismos do tipo ferroxidantes, apresentando reações de oxidação e formação de ácido sulfúrico solubilizando metais ali presentes contaminando o solo e as águas. O objetivo deste trabalho de pesquisa foi estudar uma solução tecnológica fazendo uso da oxidação avançada com ozônio de metais pesados presentes em efluentes contaminados, em mina de urânio, com especial foco na remoção do manganês. A mina de urânio das Indústrias Nucleares do Brasil INB, em Caldas, Minas Gerais, local de aplicação deste estudo, enfrenta o problema da DAM e tem como principais contaminantes de suas águas superficiais os elementos, alumínio (Al), manganês (Mn), zinco (Zn), ferro (Fe), sulfatos (SO4+2), fluoretos (F-), metais de terras raras, alem do urânio (U) e do tório (Th). Os testes com ozônio realizados em laboratório com os efluentes da INB e in situ, mostraram uma grande eficiência para remoção do ferro, manganês e cério em até 99%. A concentração total de manganês ficou abaixo dos limites estabelecidos pela resolução 430 e 357 do CONAMA. Elementos como neodímio (Nd), lantânio (La) e zinco (Zn) pouco se oxidam com O3. O Al se mantém praticamente inalterado, enquanto que o tório e o urânio decaem, mas com o passar do tempo de ozonização voltam a se concentrar, porém com um valor inferior ao inicial. O precipitado obtido após a ozonização consiste de até 85% de oxido de manganês. A fim de descartar, após a ozonização, o efluente líquido para o ambiente é necessário uma correção do pH, de modo a atender os parâmetros da legislação CONAMA, sendo utilizado 50 a 86% menos reagente (CaOH2), do que as quantidades utilizadas no processo adotado pela INB.

Palavras-Chave: ozone; atmospheric explosions; sulfuric acid; heavy metals; rare earths; oxidation; radioactive effluents; liquid wastes; uranium mines; drainage; manganese; ground water; waste processing; waste management; nuclear industry; environmental protection; safety standards

SILVA, MIRNA M.S. e. Processo oxidativo avançado com ozônio de efluentes contaminados por manganês e outros metais pesados originados na drenagem ácida em mina de urânio. Orientador: Humberto Gracher Riella. 2016. 146 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2017.tde-22032017-155550. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/27871. Acesso em: $DATA.

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Abstract: O tratamento de rejeitos de determinados processos industriais vem ganhando importância, seja pelo impacto negativo do simples descarte no meio ambiente, seja pelo valor econômico de materiais e substâncias que podem ser eventualmente recuperados e reciclados. O rápido empobrecimento de reservas minerais primárias e o aumento de demanda de energia são problemas que merecem atenção especial. Neste contexto, a recuperação de metais existentes nos rejeitos de alguns processos de fabricação assume papel de maior importância. A recuperação do molibdênio presente em soluções nitro-sulfúricas, na forma de rejeitos líquidos do processo de fabricação de lâmpadas incandescentes e fluorescentes, não constitui exceção no que diz respeito à importância da reciclagem. Este rejeito, proveniente da dissolução dos mandris de conformação dos filamentos de tungstênio das lâmpadas, apresenta valores que podem ser recuperados e até reciclados no próprio processo. É o caso dos ácidos nítrico e sulfúrico. Já o molibdênio, presente em concentrações em torno de 40 a 90 g.L-1, pode ser recuperado e utilizado na fabricação de aços especiais, pigmentos, lubrificantes, adubo, etc. Neste trabalho foram desenvolvidos dois processos de recuperação deste rejeito. No primeiro, o rejeito é diluído e por cromatografia de troca iônica o molibdênio é recuperado. Os ácidos efluentes são destilados para a retirada da água. No segundo processo, o rejeito passa por uma destilação e ao mesmo tempo o molibdênio é precipitado. Em ambos os processos, os ácidos recuperados podem voltar à fábrica de lâmpadas para a dissolução dos mandris do filamento de tungstênio e o molibdênio encontra outras diferentes aplicações, além de possuir um valor significativo no mercado.

Palavras-Chave: light bulbs; industry; sulfuric acid; nitric acid; molybdenum; liquid wastes; materials recovery; recycling; ion exchange chromatography

OLIVEIRA, THAIS de. Recuperacao e reciclagem dos acidos nitrico e sulfurico e do molibdenio dos residuos liquidos das industrias de lampadas. Orientador: Christina Aparecida Leao Guedes de Oliveira Forbicini. 2009. 72 f. Dissertacao (Mestrado) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, Sao Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2009.tde-26092011-150525. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/9554. Acesso em: $DATA.

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Abstract: A saúde do meio ambiente vem sendo comprometida devido ao descarte incorreto de produtos e seus subprodutos. Dentre os contaminantes emergentes encontram-se os fármacos, causadores de problemas ambientais por serem descartados no meio ambiente através dos efluentes. As técnicas convencionais de tratamento são insuficientes na remoção de diversos fármacos, por apresentarem resíduos resistentes e baixa biodegradabilidade. Sendo assim os processos oxidativos avançados vêm sendo estudados como alternativa para o tratamento de diferentes tipos de efluentes. O objetivo desse trabalho foi aplicar o processo de irradiação com feixe de elétrons para reduzir os efeitos tóxicos do propranolol, e de sua mistura com cloridrato de fluoxetina, em solução aquosa. Foram realizados ensaios ecotoxicológicos com o fármaco propranolol, e de sua mistura com o cloridrato de fluoxetina, utilizando como organismos-teste o microcrustáceo Daphnia similis, e a bactéria Vibrio fischeri. Observamos que o organismo D. similis mostrou-se mais sensível as amostras de fármacos quando comparado à bactéria V.fischeri. Após serem submetidas ao tratamento com radiação ionizante, todas as doses aplicadas para o propranolol e a mistura, mostraram significativa redução de toxicidade, tendo como organismo-teste D. similis. Para a bactéria V. fischeri apenas na dose de 5,0 kGy foi verificada a redução da toxicidade para o fármaco propranolol. Quanto à mistura dos fármacos, apenas as doses de 2,5 e 5,0 kGy apresentaram eficiência de remoção da toxicidade. A dose 5,0 kGy mostrou-se a melhor, apresentando redução de 79,94% para D. similis, e 15,64% para V. fischeri, quando expostas ao fármaco propranolol. Quanto à mistura, apresentou 81,59% e 26,93%, para D.similis e V.fischeri, respectivamente.

Palavras-Chave: industrial wastes; drugs; antidepressants; methadone hydrochloride; waste water; waste processing; ionizing radiations; toxicity; radiation effects; liquid wastes; electron beams; bacteria; daphnia; fishes; water treatment; environmental impacts; land pollution control

BOIANI, NATHALIA F. Remoção da toxicidade do fármaco propranolol e de sua mistura com cloridrato de fluoxetina em solução aquosa empregando irradiação com feixe de elétrons. Orientador: Sueli Ivone Borrely. 2016. 113 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2017.tde-06012017-133336. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/27140. Acesso em: $DATA.

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