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Título: ZVI/H2O2 ADVANCED OXIDATIVE PROCESS STUDY FOR PRE-OXIDATION OF NATURAL ORGANIC MATTER IN SURFACE WATERS
Autor: NAIARA DE OLIVEIRA DOS SANTOS
Instituição: PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO - PUC-RIO
Colaborador(es):  LUIZ ALBERTO CESAR TEIXEIRA - ADVISOR
LUIZA CINTRA CAMPOS - CO-ADVISOR

Nº do Conteudo: 48154
Catalogação:  19/05/2020 Idioma(s):  PORTUGUESE - BRAZIL
Tipo:  TEXT Subtipo:  THESIS
Natureza:  SCHOLARLY PUBLICATION
Nota:  Todos os dados constantes dos documentos são de inteira responsabilidade de seus autores. Os dados utilizados nas descrições dos documentos estão em conformidade com os sistemas da administração da PUC-Rio.
Referência [pt]:  https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=48154@1
Referência [en]:  https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=48154@2
Referência DOI:  https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.48154

Resumo:
The presence of humic acids (HAs), a fraction that represents the natural organic matter (NOM) present in natural waters, can contribute to the formation of disinfection byproducts (DBPs), such as Trihalomethanes (THMs), when reacting with chlorine during the production of drinking water in water treatment plants (WTPs). Such byproducts have been widely investigated due to their effects on the human organism, such as the increased risk of cancer. Therefore, the removal of this organic material prior to the chlorination step is necessary to minimize such risks. The advanced oxidation process (AOP) based on ZVI (zero valent iron) and hydrogen peroxide (H2O2) applied as a pre-oxidative step in WTPs has been proposed and investigated for the degradation of organic matter, including its HA-related fraction. Commercial metallic iron cuts (surface area of 2.56 cm2) were applied to the FZV/H2O2 process as a source of low capital cost ZVI. Bench-scale experiments were conducted with natural water (samples collected from Regent s Park and Thames River lake, located in London, UK) and laboratory-prepared HA solution. Changes in UV absorbance at 254 nm (UV254), dissolved organic carbon (COD) concentration and THMs formation were analyzed to evaluate the performance of the ZVI/H2O2 treatment. Characterization analyzes of ZVI and their respective corrosion products were verified by OES (Optical Emission Spectroscopy), SEM (Scanning Electron Microscopy), XRD (X-ray Diffraction), XPS (X-ray Excited Spectroscopy) techniques. It was concluded that the removal of natural organic matter was influenced by initial pH, H2O2 dosage, and number of ZVI reuse cycles. The formation of a passive layer on the surface of the ZVI metal from its oxidation has produced oxide/hydroxide species that may contribute to the reduction of ZVI reuse efficiency. The formation of chloroform (i.e. THM) was higher when the ZVI/H2O2 process was applied at initial pH 6.5, indicating values above the maximum limit allowed by the Brazilian legislation. Experiments to verify the efficiency of the investigated AOP on different water bodies (Regent s Park Lake and River Thames) showed similar DOC and UV254 removal results. This indicates the feasibility of applying this oxidative process over different natural surface waters, enabling the partial mineralization of NOM and a significant reduction of its humic structure. The best experimental conditions in the statistical planning obtained from natural water treatment (Regent s Park) were pH0 = 4.5, ZVI= 50 g/L and [H2O2] = 100 percent of stoichiometric excess dosage, reaching 51 percent and 74 percent removals for DOC and UV254, respectively.

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