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DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 1 Universidade Federal de Minha Gerais Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental Apostila De Metodologias Para Caracterização Físico-química De Lixiviados De Aterros Sanitários: parâmetros coletivos não específicos. Belo Horizonte, agosto de 2012. DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 2 Universidade Federal de Minha Gerais Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental Apostila De Metodologias Para Caracterização Físico-química De Lixiviados De Aterros Sanitários: parâmetros coletivos não específicos. Apostila confeccionada pelo corpo técnico do projeto TRATALIX para ministração do treinamento de metodologias para caracterização físico- química de lixiviados de aterros sanitários: parâmetros coletivos não específicos. Belo Horizonte, agosto de 2012. DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 3 EQUIPE RESPONSÁVEL Drª. Liséte Celina Lange – Coordenadora Geral Drª. Miriam Cristina Santo Amaral – Pesquisadora Larissa Marques Diniz – Bolsista DTI Cintia Yoko Kobayashi – Bolsista EXP Eghon Pereira Rocha – Bolsista IC Marco Antônio Herculano dos Santos – Bolsista IC DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 4 SUMÁRIO BIODEGRADABILIDADE AERÓBIA - MÉTODO DE ZAHN-WELLENS 08 I – Introdução 08 II – Amostragem e estocagem da amostra 08 III – Equipamentos e materiais 08 IV – Reagentes e soluções 09 V – Procedimentos 09 V.I – Preparo de soluções 09 V.II – Inóculo 10 V. III – Preparação dos reatores 10 VI – Cálculos 11 VII – Figuras 11 VIII – Referências Bibliográficas 12 CARBOIDRATOS - MÉTODO DE DUBOIS 13 I – Introdução 13 II – Amostragem e estocagem da amostra 13 III – Equipamentos e materiais 14 IV – Reagentes e soluções 14 V – Procedimentos 15 V.I – Preparo de soluções 15 V.II – Curva de Calibração 15 V. III – Determinação do teor de carboidratos em amostras de lixiviado 16 VI – Cálculos 16 VII – Referências Bibliográficas 17 DISTRIBUIÇÃO DE MASSA MOLAR (DMM) 19 I – Introdução 19 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 5 II – Amostragem e estocagem da amostra 20 III – Equipamentos e materiais 20 IV – Reagentes 21 V – Procedimentos 21 V. I – Preparo de soluções 21 V. II – Determinação de DMM 21 VI – Cálculos 22 VII – Referências Bibliográficas 23 DQO INERTE - MÉTODO DE GERMILI 25 I – Introdução 25 II – Amostragem e estocagem da amostra 25 III – Equipamentos e materiais 25 IV – Reagentes 26 V – Procedimentos 26 V.I – Preparo de soluções 26 V.II – Inóculo 27 V. III – Preparação dos reatores 27 VI – Cálculos 28 VII – Figuras 29 VIII – Referências Bibliográficas 30 LIPÍDIOS - MÉTODO DE POSTMA ADAPTADO 31 I – Introdução 31 II – Amostragem e estocagem da amostra 31 III – Equipamentos e materiais 32 IV – Reagentes 32 V – Procedimentos 32 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 6 V. I – Preparo de soluções 32 V.II – Curva de Calibração 32 V. III – Determinação do teor de lipídios em amostras de lixiviado 34 VI – Cálculos 34 VII – Referências Bibliográficas 35 PROTEÍNAS - MÉTODO DE LOWRY 36 I – Introdução 36 II – Amostragem e estocagem da amostra 38 III – Equipamentos e materiais 38 IV – Reagentes 38 V – Procedimentos 39 V.I – Preparo de soluções 39 V.II – Curva de Calibração 39 V. III – Determinação do teor de proteínas em amostras de lixiviado 41 VI – Cálculos: 41 VII – Referências Bibliográficas 42 SUBSTÂNCIAS HÚMICAS - MÉTODO DE LOWRY MODIFICADO 43 I – Introdução 43 II – Amostragem e estocagem da amostra 45 III – Equipamentos e materiais 46 IV – Reagentes 46 V – Procedimentos 46 V. I – Preparo de soluções 46 V. II – Curva de calibração 47 V. III – Determinação do teor de SH em amostras de lixiviado 48 VI – Cálculos: 49 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 7 ANEXO 1 – SÓLIDOS TOTAIS, FIXOS E VOLÁTEIS 51 VII – Referências Bibliográficas 50 I – Introdução 51 II – Amostragem e estocagem da amostra 51 III – Equipamentos e materiais 51 IV - Procedimentos 52 IV.I – Preparo da cápsula de porcelana 52 IV.II – Análise da amostra 52 V- Cálculos 52 VI – Referências Bibliográficas 53 ANEXO 2 – SÓLIDOS SUSPENSOS, FIXOS E VOLÁTEIS 54 I – Introdução 54 II – Amostragem e estocagem da amostra 54 III – Equipamentos e materiais 54 IV - Procedimentos 55 IV.I – Preparo do filtro 55 IV.II – Escolha do filtro e tamanho da amostra 55 IV.III – Análise da amostra 55 V- Cálculos 57 VI – Referências Bibliográficas 58 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 8 I – Introdução Biodegradabilidade é uma característica de um composto ou efluente o qual é capaz de ser degradado pela atividade microbiológica. Desta forma, a sua quantificação se faz necessária para que, assim, sejam evitados problemas futuros na operação do tratamento do efluente, tais comobaixa eficiência do processo e altos custos de manutenção. O método consiste na determinação da biodegradabilidade inerente do efluente quando este é exposto a altas concentrações microbianas na presença de oxigênio, além de estar sob condições estabelecidas tais como inóculo aclimatado, meio mineral apropriado para a atividade biológica, entre outras. Assim, a determinação desta biodegradabilidade aeróbia é dada por meio indireto da quantificação do decaimento da DBO, DQO ou COT do substrato. Os compostos biodegradáveis podem ser classificados quanto ao seu estado físico no efluente e quando à sua facilidade de degradação. Compostos rapidamente biodegradáveis são aqueles formados basicamente por moléculas simples e solúveis e utilizados diretamente pelas bactérias. Já os compostos lentamente biodegradáveis são aqueles formados por moléculas complexas geralmente na forma particulada e que demandam o processo de hidrólise. Além destes, têm-se os materiais recalcitrantes, os quais são materiais que tendem a permanecer no efluente, sendo resistentes à atividade biológica. Entretanto, certas condições podem ser alteradas visando o aumento da biodegradabilidade do efluente, tais como ajustes de pH e temperatura, além de agitação, entre outras. II – Amostragem e estocagem da amostra As amostras devem ser filtradas por membranas de 0,45 µm e sua estocagem pode ser realizada em frascos de plástico. Caso não seja possível a análise da amostra no dia de coleta, deve- se estocar sob refrigeração de 2-4°C por, no máximo, 48 horas ou a -18°C por longos períodos. Entretanto, a estocagem por longos períodos não é aconselhável. III – Equipamentos e materiais Erlenmeyers de borosilicato com capacidade para 2 L; Aeradores e difusores de ar Filtros de 0,45 µm; Mangueiras de 4 mm e; Materiais comuns de laboratório, incluindo, necessariamente, uma centrífuga. PROCEDIMENTO OPERACIONAL PADRÃO BIODEGRADABILIDADE AERÓBIA MÉTODO DE ZAHN-WELLENS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 9 IV – Reagentes e soluções Hidrogenofostato de potássio, KH2PO4; Fosfato de potássio dibásico, K2HPO4; Fosfato de sódio dibásico dihidratado, Na2HPO4.2H2O; Cloreto de amônio, NH4Cl; Cloreto de cálcio anidro, CaCl2, ou cloreto de cálcio dihidratado, CaCl2.2H2O; Sulfato de magnésio heptahidratado, MgSO4.7H2O; Cloreto de ferro (III) hexahidratado, FeCl3.6H2O; Hidróxido de sódio, NaOH; Ácido sulfúrico, H2SO4. V – Procedimentos V.I – Preparo de soluções Soluções para o preparo do meio mineral (a) Hidrogenofosfato de potássio, KH2PO4.....................................8,5g Fosfato de potássio dibásico, K2HPO4 ............................................21,75g Fosfato de sódio dibásico dihidratado, Na2HPO4.2H2O ..................33,4g Cloreto de amônio, NH4Cl ...............................................................0,5g Dissolver em água e completar para 1 L. O pH desta solução deve estar em 7.4. (b) Cloreto de cálcio anidro, CaCl2 .............................................. 27,5g ou cloreto de cálcio dihidratado, CaCl2.2H2O ...............................36,4g Dissolver em água e completar para 1 L. (c) Sulfato de magnésio heptahidratado, MgSO4.7H2O .................22,5g Dissolver em água e completar para 1 L. (d) Cloreto de ferro (III) hexahidratado, FeCl3.6H2O .....................0,25g Dissolver em água e completar para 1 L. Observações: sempre utilizar água destilada e deionizada e para que se evite o preparo dessas soluções imediatamente antes do uso, adicione uma gota de HCl concentrado ou 0,4g DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 10 de ácido etilenodiamino tetra-acético (EDTA). Caso seja visualizada a formação de precipitado, preparar uma nova solução. Preparação do meio mineral Adicionar 10 mL da solução (a) e 1mL das soluções (b), (c) e (d) a 800mL de água destilada e deionizada e completar o volume para 1L. V.II – Inóculo Utilizar lodo ativado da Estação de Tratamento de Esgoto (ETE) até, no máximo, 6h após a coleta do mesmo. É necessário que o lodo seja lavado duas ou três vezes com água corrente, deixando-o, em seguida, em repouso para decantação. Após isso, deve-se retirar o sobrenadante e centrifugar o decantado. V. III – Preparação dos reatores Antes de se iniciar a preparação dos reatores, faz-se necessário conhecer os valores das substâncias a serem testadas (tais como DQO ou OD); Introduza nos reatores 500 mL de meio mineral e uma quantidade apropriada de efluente e lodo ativado que atinjam, respectivamente, valores entre 100 a 1000 mg.L -1 de DQO e 0,2-1,0g de STV (sólidos voláteis) por litro. As proporções entre inóculo e DQO a serem seguidas devem estar entre 2,5:1 e 4:1. Normalmente, utiliza-se uma concentração de DQO igual a 1000 mg.L -1 e uma concentração de STV do lodo ativado igual a 2,5g.L -1 ou 4,0g.L -1 . Obs.: O volume adicionado de lixiviado é variável, pois cada lixiviado possui uma concentração de DQO, devendo-se alcançar uma concentração de 1000 mg.L -1 de DQO. Um volume total igual a 2 L é satisfatório, entretanto este pode variar de 1 a 5 L dependendo da quantidade de amostras que serem coletadas; Para a realização da análise de STV para o lodo centrifugado, meça uma determinada massa (por exemplo, 1,0 g) e realize a análise (ver Anexo 1); Prepare um branco contendo apenas lodo ativado (que atinja 0,2-1,0g de STV por litro) e o meio mineral, nas mesmas condições dos testes com efluente; Executar o teste até um período de 28 dias e em locais protegidos da luz a 20-25ºC. Caso não seja possível proteger o recipiente da luz, envolva-o com papel alumínio; Utilizar aeradores e difusores de bolhas, tal como representado na Figura 1, e, se necessário, agitar o recipiente sempre que possível para que o lodo não se concentre em apenas uma região; Checar o pH em intervalos regulares, por exemplo nos dias de coleta, mantendo-o entre 6,5 e 8 utilizando NaOH (40g.L) e H2SO4 (50g.L -1 ) e; As coletas devem seguir os passos abaixo e amostras analisadas quanto à DQO: (a) Uma amostra 3h ± 30min após a adição do efluente a ser testado para a avaliação de qualquer adsorção proporcionada pelo lodo ativado; DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 11 (b) Em outras 4 ocasiões, no mínimo, no período de 28 dias ; (c) Nos 27° e 28° dias do teste. VI – Cálculos Para se calcular a degradação em um determinado tempo t, deve-se utilizar a equação abaixo: 1001 x CC CC D BAA Bt t , em que: tD = degradação percentual no tempo t; AC = concentração (em mg.L -1 ) de DQO do teste com efluente após 3h ± 30min de incubação; tC = concentração (em mg.L -1 ) de DQO do teste com efluente no tempo t; BAC = concentração (em mg.L -1 ) de DQO do branco após 3h ± 30min de incubação e; BC = concentração (em mg.L -1 ) de DQO do branco no tempo t. Os dados devem ser dispostos graficamente, tal como representado na Figura 2. DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 12 VII – Figuras Figura 1 - Aparato utilizado para o teste. Figura 2 - Exemplo de uma curva do teste de biodegradabilidade. DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTALPágina 13 VIII – Referências Bibliográficas AMARAL, M. C. S. Caracterização de lixiviados de aterros sanitários empregando parâmetros coletivos e identificação de compostos orgânicos. 2007. 231 f. Dissertação (Mestrado em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos) – Escola de Engenharia, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte. 2007. MORAVIA, W. G. Avaliação do tratamento de lixiviado de aterro sanitário através de processo oxidativo avançado conjugado com sistema de separação por membranas. 2009. 265 f. Tese (Doutorado em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos) – Escola de Engenharia, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte. 2009. COELHO, D. A. Degradação dos antiinflamatórios diclofenaco, ibuprofeno e naproxeno por ozonização. Tese (Doutorado em Engenharia Química) – COPPE, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro. 2008. OECD. Guideline for Testing of Chemicals, 302 B. Adopted by the Council on 17 th July 1992. Zahn-Wellens/EMPA Test. DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 14 I – Introdução Carboidratos, também conhecidos como hidratos de carbono, glicídios, glucídios, glúcidos, glúcides, sacarídeos ou açúcares, são as biomoléculas mais abundantes na natureza, constituídas principalmente por carbono, hidrogênio e oxigênio, podendo apresentar nitrogênio, fósforo ou enxofre na sua composição. Dentre as diversas funções atribuídas aos carboidratos, a principal é a energética. Também atuam como elementos estruturais e de proteção na parede celular das bactérias, fungos e vegetais, bem como em tecidos conjuntivos e envoltório celular de animais. Alguns, como a ribose e a desoxirribose, fazem parte da estrutura de nucleotídeos e dos ácidos nucleicos. A composição físico-química do lixiviado é extremamente variável dependendo de fatores que vão desde as condições pluviométricas locais, tempo de disposição, das características dos resíduos dispostos, tipo de solo, operação do aterro, dentre outras. Este pode conter altas concentrações de sólidos suspensos, metais pesados e compostos orgânicos originados da degradação de substâncias que são metabolizadas como carboidratos, proteínas e gorduras. A presença de carboidratos no lixiviado de aterro sanitário se deve às características dos resíduos depositados. Por serem elementos estruturais de bactérias, fungos e vegetais, a biodegradação de resíduos tais como carnes e demais resíduos orgânicos contribuem para a disponibilização de carboidratos no lixiviado. A concentração de carboidratos no lixiviado é relativamente baixa, uma vez que este compõe a parte final do processo de decomposição da matéria orgânica no aterro sanitário e, o carboidrato, por ser um derivado de açúcares, é um substrato de fácil degradação bacteriológica. O método colorimétrico proposto por Dubois, em 1956, para a determinação de açúcares e substâncias relacionadas é o que melhor traduz a quantificação destes em qualquer substrato. Açúcares simples, oligossacarídeos, polissacarídeos e seus derivados, incluindo os metil- éteres com livres ou potencialmente livres grupos redutores, adquirem a coloração laranja amarelada quando tratados com fenol e ácido sulfúrico concentrado. A reação é sensível e a cor adquirida é estável. Através do uso dessa reação fenol – ácido sulfúrico, o método foi desenvolvido para determinar submicro quantidades de açúcares e substâncias relacionadas (dentre elas os carboidratos que são o objetivo principal deste tópico). Em conjunto com a cromatografia, este método é largamente utilizado para a determinação de polissacarídeos e seus derivados metilados. II – Amostragem e estocagem da amostra Coletar amostra representativa em frasco de vidro ou plástico quimicamente resistente. A amostragem deve ser realizada diretamente no dreno da célula de aterramento ou no tanque de acúmulo de lixiviado. No segundo caso, fazer homogeneização do líquido antes da coleta. Usar luvas de polietileno, óculos de segurança e máscara de proteção contra vapores orgânicos quando aplicável. PROCEDIMENTO OPERACIONAL PADRÃO CARBOIDRATOS MÉTODO DE DUBOIS http://pt.wikipedia.org/wiki/Biomol%C3%A9cula http://pt.wikipedia.org/wiki/Carbono http://pt.wikipedia.org/wiki/Hidrog%C3%AAnio http://pt.wikipedia.org/wiki/Oxig%C3%AAnio http://pt.wikipedia.org/wiki/Nitrog%C3%AAnio http://pt.wikipedia.org/wiki/F%C3%B3sforo http://pt.wikipedia.org/wiki/Enxofre http://pt.wikipedia.org/wiki/Energia http://pt.wikipedia.org/wiki/Parede_celular http://pt.wikipedia.org/wiki/Bact%C3%A9ria http://pt.wikipedia.org/wiki/Fungo http://pt.wikipedia.org/wiki/Vegetais http://pt.wikipedia.org/wiki/Tecido_conjuntivo http://pt.wikipedia.org/wiki/Animalia http://pt.wikipedia.org/wiki/Ribose http://pt.wikipedia.org/wiki/Desoxirribose http://pt.wikipedia.org/wiki/Nucleot%C3%ADdeo http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81cidos_nucleicos DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 15 Preencher aproximadamente um quarto do volume do frasco para coleta com o lixiviado. Tampar e agitar de forma que o líquido tenha contato com todas as partes do frasco (ambiente). Descartar o lixiviado usado para ambiente destinando-o à rede de tratamento. Encher o frasco com o lixiviado. Manter a temperatura abaixo de 0ºC (congelada). Nestas condições a amostra pode ser preservada por tempo indeterminado. III – Equipamentos e materiais Tubos de ensaio e suporte; Béqueres de 250, 100 e 50 mL; Balões volumétricos de 50 mL; Balão volumétrico de 1 L; Vidro de relógio pequeno; Bastão de vidro; Espátula; Pipetadores automáticos de 1,0 e 5,0 mL e ponteiras; Balões volumétricos de 100 mL e 1000 mL; Espectrofotômetro UV/visível e cubetas; Balança semi-analítica; Capela de exaustão; Banho-maria; Termômetro. IV – Reagentes e soluções Glicose anidra (Dextrose) P.A.; Fenol; Ácido sulfúrico P.A.; DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 16 V – Procedimentos V.I – Preparo de soluções Fenol 5% m/v: Medir 5,00 g de Fenol, utilizando uma balança semi - analítica, com o auxílio do vidro de relógio e uma espátula. Transferir quantitativamente para um béquer de 100 mL, adicionar aproximadamente 50 mL de água deionizada e homogeneizar com o auxílio de um bastão de vidro, até total dissolução. Transferir a solução já homogeneizada para um balão volumétrico de 100 mL, completar o volume e homogeneizar novamente. Todo este procedimento deve ser realizado em capela de exaustão. Solução de glicose 1 g.L-1: Pesar aproximadamente 1,0 g de glicose em balança semi- analítica. Solubilizar em béquer de 250 mL, transferir para balão volumétrico de 1L e completar o volume. Soluções de glicose 0, 10, 25, 50, 75, 100, 250, 500 e 750 mg.L-1: Diluir a solução de glicose 1 g.L -1 para as concentrações citadas. Utilizando balões volumétricos de 50 mL, realizar as diluições conforme a tabela abaixo: Concentração da solução padrão (mg/L) Volume de solução (mL) Volume de água (mL) 0 ------------------ 50 10 0,5 49,50 25 1,25 48,75 50 2,50 47,50 75 3,75 46,25 100 5,00 45,00 250 12,50 37,50 500 25,00 25,00 750 37,50 12,50 1000 50,00 ----------------- V.II – Curva de Calibração Todo este procedimento deve ser realizado em capela de exaustão. Retirar 0,5 mL de cada solução padrão e transferirpara tubos de ensaio. Adicionar 0,5 mL da solução de Fenol 5% m/v, utilizando pipeta graduada. Adicionar 2,5 mL de Ácido DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 17 sulfúrico concentrado diretamente à superfície do líquido contido no tubo, de forma a obter uma boa mistura. Homogeneizar bem, e proceder em triplicata. Deixar os tubos em repouso por 10 minutos à temperatura ambiente. Levar ao banho-maria à temperatura de 25 a 30°C por 15 minutos. Homogeneizar vigorosamente os tubos de ensaio deixando novamente em repouso à temperatura ambiente por mais 30 minutos. Fazer a leitura das absorbâncias no espectrofotômetro a 488 nm. Com os valores de absorbância, obtidos em triplicata no espectrofotômetro, obter a média das absorbâncias para cada concentração. Gerar um gráfico de dispersão X Y (Abs x Concentração), a partir das médias de absorbância calculadas e as concentrações relativas. Realizar a regressão linear dos pontos e obter a equação da reta y = a.x + b, onde y representa a concentração em mg.L -1 , e x representa a absorbância. O valor de R² deve estar o mais próximo possível de 1. V. III – Determinação do teor de carboidratos em amostras de lixiviado Todo o procedimento deve ser realizado em capela de exaustão. Adicionar 0,5 mL da amostra e 0,5 mL da solução de Fenol 5% m/V a um tubo de ensaio, utilizando o pipetador automático de 1,0 mL; Adicionar 2,5 mL de Ácido sulfúrico concentrado diretamente à superfície do líquido contido no tubo, de forma a obter uma boa mistura. Homogeneizar bem, e proceder em triplicata; Deixar os tubos em repouso por 10 minutos à temperatura ambiente; Homogeneizar novamente; Levar ao banho-maria à temperatura de 25 a 30°C por 15 minutos; Homogeneizar vigorosamente os tubos de ensaio deixando novamente em repouso à temperatura ambiente por mais 30 minutos; Fazer a leitura das absorbâncias no espectrofotômetro a 488 nm. VI – Cálculos Os cálculos são feitos através da curva de calibração Absorbância x concentração de glicose (mg.L -1 ), a partir da qual são obtidas as concentrações relativas às absorbâncias encontradas. DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 18 VII – Referências Bibliográficas DUBOIS, M.; GILLES, K. A.; HAMILTON, J. K.; REBERS, P. A.; SMITH, F. Colorimetric Method for Determination of Sugars and Related Substances. Division of Biochemistry, University of Minnesota, St. Paul, Minn. 1956. DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 19 I – Introdução A caracterização de efluentes biológicos, em geral, pode ser realizada a três níveis: determinação de parâmetros coletivos específicos e não específicos; identificação individual dos compostos; e a identificação de classes de compostos. Os parâmetros coletivos específicos (ou convencionais) são métodos padronizados na literatura, usualmente empregados na caracterização de efluentes. Já os parâmetros coletivos não específicos, tais como DQO inerte, biodegradabilidade aeróbia, distribuição de massa molar e substâncias húmicas, são métodos de caracterização encontrados na literatura, porém ainda não padronizados, e que fornecem informações direcionadas a uma determinada propriedade do efluente. A caracterização empregando parâmetros coletivos não específicos fornece informações práticas na compreensão dos fenômenos que ocorrem em praticamente todas as etapas do tratamento. Possibilita o aperfeiçoamento das tecnologias, a definição de procedimentos operacionais mais eficientes, o aprimoramento dos modelos matemáticos e, consequentemente, a concepção de fluxogramas de estações de tratamento de lixiviados mais coerentes para a remoção de carga orgânica. O conhecimento das distribuições de massa molar dos compostos e o estudo das transformações nelas ocorridas durante o tratamento possibilitam o delineamento dos mecanismos de remoção de matéria orgânica e, em consequência, o aperfeiçoamento das tecnologias de tratamento de efluentes. Ao longo das etapas do tratamento biológico e/ou físico-químico dos lixiviados, a distribuição de tamanho dos compostos presentes é modificada, afetando a tratabilidade do efluente. Essa alteração é devida a fatores dinâmicos do processo como a síntese de novas células, floculação, quebra enzimática de macromoléculas e oxidação bioquímica. Também esta associada a fatores operacionais como tempo de detenção hidráulica, configuração do reator e tipo de substrato. A determinação da distribuição de massa molar através de ultrafiltração é uma técnica de que permite avaliar a distribuição de matéria orgânica em função da massa molar dos compostos presentes na amostra. O papel fundamental da membrana é atuar como barreira seletiva, que permite a passagem de certos componentes da mistura ao passo que retém outros. A seletividade da membrana no processo de ultrafiltração está relacionada, principalmente, às dimensões das moléculas ou partículas presentes no efluente e ao diâmetro de corte da membrana. PROCEDIMENTO OPERACIONAL PADRÃO DISTRIBUIÇÃO DE MASSA MOLAR (DMM) DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 20 Nessa técnica, um gás pressurizado é diretamente aplicado à célula de ultrafiltração. Solutos de tamanho superior aos poros da membrana são retidos na célula, enquanto o solvente e os solutos inferiores à massa molar de corte passam através da célula, compondo o filtrado. As frações retidas são submetidas á análises de DQO, lipídios, substâncias húmicas, proteínas e carboidratos, fornecendo a distribuição de massa molar da amostra. II – Amostragem e estocagem da amostra Coletar amostra representativa em frasco de vidro ou plástico quimicamente resistente. A amostragem deve ser realizada diretamente no dreno da célula de aterramento ou no tanque de acúmulo de lixiviado. No segundo caso, fazer homogeneização do líquido antes da coleta. Usar luvas de polietileno, óculos de segurança e máscara de proteção contra vapores orgânicos quando aplicável. Preencher aproximadamente um quarto do volume do frasco para coleta com o lixiviado. Tampar e agitar de forma que o líquido tenha contato com todas as partes do frasco (ambiente). Descartar o lixiviado usado para ambiente destinando-o à rede de tratamento. Encher o frasco com o lixiviado. Manter a temperatura abaixo de 0ºC (congelada). Nestas condições a amostra pode ser preservada por tempo indeterminado. III – Equipamentos e materiais Célula de ultrafiltração; Membranas de ultrafiltração de 1, 5, 10 e 100 kDa (o diâmetro de corte das membranas dependerá da finalidade da quantificação); Agitador magnético; Kitassato; Filtro de vidro AP40; Nitrogênio (N2); Balança analítica; Béquer de 250 mL (polietileno); Bastão de vidro; Balão volumétrico de 1000 mL; Bomba de vácuo; Proveta 100 mL. DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 21 IV – Reagentes Hidróxido de sódio 0,1 N; Azida Sódica. V – Procedimentos V. I – Preparo de soluções Solução de NaOH 0,1 N: Pesar 4,0 g de Hidróxido de sódio e transferir para béquer de 250 mL (polietileno). Solubilizar e transferir para balão volumétrico de 1 litro. Aferir e homogeneizar. Transferir para frasco de polietileno. V. II – Determinação de DMM Lavar as membranas com água destilada, com três banhos de uma hora cada. A cada banho a água destiladadeverá ser trocada. Filtrar previamente um volume de 40 mL da amostra do lixiviado bruto, utilizando filtros de fibra de vidro AP40. Preparar a célula de ultrafiltração: Posicionar a membrana sobre o suporte, com a superfície brilhante para cima. Colocar o anel de vedação inferior sobre a membrana, empurrando-o com cuidado para baixo, de forma que a superfície da membrana fique uniformemente em contato com o fundo do suporte. Sempre manusear a membrana pelas bordas, evitando arranhá-las ou contaminá-las. Encaixar o suporte da membrana no corpo cilíndrico da célula. Rosquear a base firmemente no fundo do corpo cilíndrico. Figura 1: Foto da célula de ultrafiltração DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 22 Carregar a célula de ultrafiltração com os 40 mL do lixiviado filtrado e completar para 200 mL com água destilada. Homogeneizar a amostra por um minuto através do agitador magnético. Pressurizar a célula. Durante toda a etapa de filtração, o agitador magnético deverá estar ligado. Para evitar que a tampa seja expelida pela pressão, jorrando o conteúdo durante a pressurização, nunca operar a célula sem usar o suporte de retenção. Quando o volume retido chegar a 20 mL, acrescentar mais 100 mL de água destilada e continuar a ultrafiltração até que o volume retido seja novamente de 20 mL. Despressurizar a célula e manter agitação por 10 minutos visando à recuperação de prováveis compostos adsorvidos na membrana. Após isso, interrompe-se o processo e armazena-se o retido para posterior análise (DQO, lipídeos, carboidratos, substâncias húmicas e proteínas). A membrana deve ser lavada com 30 mL de Hidróxido de Sódio 0,1 N durante 30 minutos. Para isto a membrana deve estar despressurizada e sob a ação do agitador magnético. Para aumentar a vida útil da membrana, adicionar uma pitada de azida sódica (NaN3)e armazenar a membrana com água destilada na geladeira. Deve-se tomar um extremo cuidado com a manutenção da umidade da membrana, não deixando a água secar. Para cada membrana existe uma pressão ideal de atuação. Membrana Pressão 1 kDa 30 psi 5 kDa 30 psi 10 kDa 30 psi 100 kDa 5 psi O gás utilizado para a ultrafiltração é o nitrogênio gasoso (N2) por ser um gás inerte. DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 23 Figura 2: Esquema do processo de ultrafiltração: (a) ultrafiltração da amostra (b) Interrupção quando o volume retido chegar a 20 mL (c) Adição de 100 mL de água destilada (d) Interrupção quando o volume retido chegar a 20 mL VI – Cálculos As frações retidas foram analisadas quanto à concentração de lipídeos, carboidratos, proteínas, substâncias húmicas e DQO de acordo com os cálculos relacionados na tabela abaixo: Em que: MM = massa molar; C = concentração de lipídeos, carboidratos, proteínas, substâncias húmicas ou DQO (mg/L); v = volume do retido (L); V = volume da amostra bruta carregada na célula de ultrafiltração (L). DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 24 VII – Referências Bibliográficas AMARAL, M. C. S. Caracterização de lixiviados de aterros sanitários empregando parâmetros coletivos e identificação de compostos orgânicos. 2007. 231 f. Dissertação (Mestrado em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos) – Escola de Engenharia, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte. 2007. MORAVIA, W. G. Avaliação do tratamento de lixiviado de aterro sanitário através de processo oxidativo avançado conjugado com sistema de separação por membranas. 2009. 265 f. Tese (Doutorado em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos) – Escola de Engenharia, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte. 2009. BARKER D. J.; MANNUCCHI G. A.; SALVI S. M. L. e STUCKEY D. C. Characterization of soluble residual chemical oxygen demand (COD) in anaerobic wastewater treatment effluents. Water Research, v.33, n.11, p.2499-2510, 1999 CHERYAN, M. Ultrafiltration handbook. Pennsylvania (USA): Technomic Publishing Company Inc. Lancaster PA, 375p., 1986. DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 25 I – Introdução Lixiviado de aterro sanitário é um dos problemas ambientais mais significativos na disposição de resíduos sólidos urbanos. Devido à falta de caracterização deste efluente, uma das maneiras mais utilizadas no passado para o tratamento do mesmo se baseia na utilização de fontes biológicas. Entretanto, os principais poluentes tais como metais pesados, macro nutrientes inorgânicos, produtos orgânicos xenobióticos e materiais orgânicos dissolvidos, nos quais se pode enfatizar a presença de altas concentrações de materiais refratários, tornaram este método insuficiente para atingir padrões de tratamento. A caracterização de lixiviados de aterros sanitários se mostrou algo fundamental para a escolha do tipo de tratamento mais adequado às condições do efluente em questão. Logo, um dos principais parâmetros que se tem como base é a demanda química de oxigênio, DQO. Entretanto, este parâmetro pode mascarar certos resultados pelo fato de não diferenciar materiais biodegradáveis de materiais inertes, materiais estes que não são oxidados mesmo se aumentar a retenção hidráulica. Desta forma, somente a determinação da DQO do efluente e de outros parâmetros convencionais é insuficiente para a caracterização do mesmo e, por conseguinte, a quantificação da DQO inerte do lixiviado é de fundamental importância para a escolha do tratamento mais adequado para o devido efluente. II – Amostragem e estocagem da amostra A amostragem deve ser realizada diretamente do reator com o efluente. Primeiramente, agita-se o reator com a finalidade de homogeneizar o líquido. Após isto, realizar ambiente no frasco de coleta e, em seguida, coletar uma amostra representativa em frasco de vidro ou plástico e filtrá-la utilizando filtros de seringa de 0,45µm. Caso a realização da análise de DQO seja realizada 6 horas após a coleta, é desnecessário o resfriamento. Do contrário, manter a amostra à temperatura igual ou inferior a 4ºC. III – Equipamentos e materiais Erlenmeyers de borosilicato com capacidade para 2 L; Aeradores e difusores de ar Filtros de seringa de 0,45 µm; Mangueiras de 4 mm e; Materiais comuns de laboratório. PROCEDIMENTO OPERACIONAL PADRÃO DQO INERTE MÉTODO DE GERMILI DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 26 IV – Reagentes Hidrogenofostato de potássio, KH2PO4; Fosfato de potássio dibásico, K2HPO4; Cloreto de amônio, NH4Cl; Sulfeto de sódio nonohidratado, Na2S.9H2O; Cloreto de magnésio, MgCl2; Cloreto de cálcio anidro, CaCl2; Sulfato de magnésio heptahidratado, MgSO4.7H2O; Cloreto de ferro (III) anidro, FeCl3; Cloreto de zinco, ZnCl2; Cloreto de cobre dihidratado, CuCl2.2H2O; Cloreto de manganês tetrahidratado, MnCl2.4H2O; Molibdato de amônio tetrahidratado, (NH4)6Mo7O24.4H2O; Cloreto de níquel hexahidratado, NiCl2.6H2O; Cloreto de alumínio, AlCl3; Cloreto de cálcio hexahidratado, CaCl2.6H2O; Ácido bórico, H3BO4; Ácido clorídrico concentrado, HCl; Hidróxido de sódio, NaOH 0,1N; Ácido sulfúrico, H2SO4 0,1N. Glicose P.A. d + Glicose anidra c6h12o6 V – Procedimentos V.I – Preparo de soluções Soluções concentrada de macronutrientes: Hidrogenofosfato de potássio, KH2PO4........................................ .... 1,5 g Fosfato de potássio dibásico, K2HPO4 ........................................ ..... 6,5 g Cloretode amônio, NH4Cl ............................................................. ..... 5,0 g Sulfeto de sódio nonohidratado, Na2S.9H2O ............................... ..... 0,5 g Cloreto de cálcio anidro, CaCl2 ....................................................... ..... 1,0 g Cloreto de magnésio, MgCl2 ........................................................ ..... 1,0 g Dissolver em água destilada e deionizada e completar para 1 litro. DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 27 Solução concentrada de micronutrientes: Cloreto de ferro (III), FeCl3 ........................................................... 2,0 g Cloreto de zinco, ZnCl2 ................................................................ 0,05 g Cloreto de cobre dihidratado, CuCl2.2H2O .................................... 0,03 g Cloreto de manganês tetrahidratado, MnCl2.4H2O ................... 0,5 g Molibdato de amônio tetrahidratado, (NH4)6Mo7O24.4H2O ....... 0,05 g Cloreto de níquel hexahidratado, NiCl2.6H2O ............................ 0,05 g Cloreto de alumínio, AlCl3 ............................................................. 0,05 g Cloreto de cálcio hexahidratado, CaCl2.6H2O ................... .......... 2,0 g Ácido bórico, H3BO4 ..................................................................... 0,01g Ácido clorídrico concentrado, HCl ................................................. 1 mL Dissolver em água destilada e deionizada e completar para 1 litro. Solução de nutrientes: Adicionar 2 mL da solução de micronutrientes a 200 mL da solução de macronutrientes e completar o volume para balão volumétrico de 1 litro.. V.II – Inóculo Utilizar lodo ativado da Estação de Tratamento de Esgoto (ETE) até, no máximo, 6h após a coleta do mesmo deixando-o, em seguida, em repouso para decantação por cerca de 30 minutos e posterior retirada do sobrenadante. Lavar o lodo duas ou três vezes com água corrente. V. III – Preparação dos reatores Antes de se iniciar a preparação dos reatores, faz-se necessário conhecer o valor de DQO do efluente a ser testado; Utilizar Erlenmeyers de 2 L para a montagem dos reatores; Realizar a análise de sólidos suspensos voláteis (SSV) para o lodo decantado (ver Anexo 2). Um volume de 2 mL é suficiente para a análise; Introduza 1 litro de lixiviado com a concentração de DQO conhecida em um reator e 1 litro de solução de glicose com valor de DQO próxima ao valor do lixiviado em outro reator; Acrescentar, em cada reator, volume de inóculo correspondente para se atingir uma concentração de 100 mg.L -1 de SSV (C1 x V1 = C2 x V2 => SSV x V1 = 100mg/L x 1000mL) e 100 mL de solução de nutrientes; Acoplar o aerador e o difusor de bolhas, tal como representado na Figura 1; DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 28 Checar o pH em intervalos regulares, por exemplo, nos dias de coleta, mantendo-o entre 6,5 e 8 utilizando NaOH (40 g.L -1 ) e H2SO4 (50 g.L -1 ); Executar o teste até um período de 28 dias em locais protegidos da luz a 20-25ºC e; As coletas devem seguir os passos abaixo: (d) Uma amostra no dia de montagem dos reatores; (e) Uma amostra nos dois dias seguintes à montagem e; (f) Amostras de 2 em 2 dias ou em intervalos frequentes; Obs.: na etapa (c), aconselha-se que as coletas sejam realizadas as segundas, quartas e sextas- feiras, não sendo necessário coletas aos sábados e/ou domingos. VI – Cálculos Para se calcular a depleção de DQO e, consequentemente, a fração inerte remanescente, deve-se utilizar a equação abaixo: DQOinerte = DQOlixiviado - DQOglicose Assumir que a fração de DQO inerte da glicose é nula. Com isso, a diferença entre as DQOs finais do efluente e da glicose, em que a atividade biológica foi encerrada, revela a quantidade de DQO inerte do efluente e; Os dados devem ser dispostos graficamente, tal como representado na Figura 2 e os mesmos devem ser registrados. DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 29 VII – Figuras Figura 1 - Aparato utilizado para o teste. Figura 2 - Exemplo de uma curva do teste de DQO inerte. DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 30 VIII – Referências Bibliográficas AMARAL, M. C. S. Caracterização de lixiviados de aterros sanitários empregando parâmetros coletivos e identificação de compostos orgânicos. 2007. 231 f. Dissertação (Mestrado em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos) – Escola de Engenharia, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte. 2007. GERMILI, E., ORHON, D., ARTAN, N. (1991). Assessment of the initial inert soluble COD in industrial wastewaters. Water Science and Technology. v. 23, pp. 1077-1086. MORAVIA, W. G. Avaliação do tratamento de lixiviado de aterro sanitário através de processo oxidativo avançado conjugado com sistema de separação por membranas. 2009. 265 f. Tese (Doutorado em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos) – Escola de Engenharia, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte. 2009. DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 31 I – Introdução Os lipídios constituem um grupo heterogêneo de compostos orgânicos que apresentam, em comum, baixa solubilidade em água e grande solubilidade em solventes orgânicos. Incluem ácidos graxos, triglicerídeos (óleos e gorduras), fosfolipídios, esteroides e ceras. As ceras revestem o exoesqueleto dos artrópodes e a pele, pelos e penas de vertebrados. Os vegetais também possuem cera recobrindo frutos e folhas como mecanismo de proteção, dificultando a perda de água. Constituem, portanto células vegetais e animais. São utilizados na fabricação de alimentos (como exemplo, óleos, margarinas e manteigas) e também em alguns produtos manufaturados tais como sabão, resinas, cosméticos e lubrificantes. A presença desses no lixiviado de aterro sanitário está relacionada à deposição de resíduos contendo essas biomoléculas em sua constituição. Sua persistência no percolado é devido a sua baixa biodegradabilidade. A análise de lipídeos empregando o método adaptado de Postma & Stroes (1968) consiste na adição de ácido sulfúrico concentrado, ácido fosfórico concentrado e vanilina. A presença de lipídeos resulta em uma coloração rosa. A absorbância é lida a 537 nm em espectrofotômetro. II – Amostragem e estocagem da amostra Coletar amostra representativa em frasco de vidro ou plástico quimicamente resistente. A amostragem deve ser realizada diretamente no dreno da célula de aterramento ou no tanque de acúmulo de lixiviado. No segundo caso, fazer homogeneização do líquido antes da coleta. Usar luvas de polietileno, óculos de segurança e máscara de proteção contra vapores orgânicos quando aplicável. Preencher aproximadamente um quarto do volume do frasco para coleta com o lixiviado. Tampar e agitar de forma que o líquido tenha contato com todas as partes do frasco (ambiente). Descartar o lixiviado usado para ambiente destinando-o à rede de tratamento. Encher o frasco com o lixiviado. Manter a temperatura abaixo de 0ºC (congelada). Nestas condições a amostra pode ser preservada por tempo indeterminado. PROCEDIMENTO OPERACIONAL PADRÃO LIPÍDIOS MÉTODO DE POSTMA ADAPTADO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 32 III – Equipamentos e materiais Tubos de ensaio; Pipetas graduadas de 0,5 e 5 mL; Espectrofotômetro UV / Visível; Estufa; Pipetaautomática; Balão volumétrico de 1000 mL; Béqueres de 100 mL e 250 mL; Banho-maria. IV – Reagentes Ácido fosfórico concentrado p.a; Ácido sulfúrico concentrado p.a; Vanilina. V – Procedimentos V. I – Preparo de soluções Solução de vanilina (Serve para a promoção da cor ao reagir com o ácido sulfúrico): pesar 6 g de vanilina e transferir para béquer de 100 mL. Solubilizar em água. Transferir para balão de volumétrico de 1 litro. Aferir com água destilada ou deionizada e homogeneizar. V.II – Curva de Calibração A concentração de lipídios é determinada através da construção de uma curva padrão contendo a solução padrão de lipídios (óleo de soja). Preparar a solução padrão de lipídios conforme a seguir: Adicionar 1,0 mL de óleo de soja em um tubo de ensaio. Adicionar 4,0 mL de ácido sulfúrico concentrado e 1,0 mL de água. Transferir esses volumes para o tubo de ensaio com extrema cautela afim de não deixar os elementos na parede do tubo. Homogeneizar (manual) cuidadosamente até que desapareçam os prováveis resíduos e globos gerados. Deixar o tubo de ensaio em repouso por 5 minutos. Diluir a solução resultante (15,68 g.L-1) para preparar as soluções listadas na tabela 1: DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 33 Tabela 1 – Curva de calibração de lipídeos Concentração da solução padrão (g.L -1 ) Volume de solução (mL) Volume de água (mL) 15,68 2 0 7,84 1,00 1,00 3,92 0,50 1,00 1,96 0,50 2,00 0,98 0,25 2,00 Homogeneizar cuidadosamente as diferentes concentrações Retirar alíquota de 100 L de cada solução padrão e transferir para os tubos de ensaio. Adicionar 2,0 mL de ácido sulfúrico concentrado ao resíduo sólido. Aquecer por 10 minutos em banho-maria à 100ºC. Medir 0,1 mL dessa solução formada e transferir para um tubo de ensaio. Fazer duplicata. Adicionar 2,0 mL de ácido fosfórico e 0,5 mL de solução de vanilina. Agitar (com vórtex) os tubos e deixar em repouso por 15 minutos em banho de água a 37,0ºC. Fazer a leitura das absorbâncias com comprimento de onda ajustado para 537nm logo após o preparo das soluções (máximo 10 min). Lembrar-se de converter a concentração de g.L-1 para mg.L-1, para facilitar o cálculo. Construir a curva de Absorbância x Concentração de lipídios (mg.L-1), através da leitura das absorbâncias, como no exemplo a seguir: DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 34 V. III – Determinação do teor de lipídios em amostras de lixiviado Pipetar 2,0 mL da amostra e transferir para um tubo de ensaio. Levar à estufa a 100 ºC até a secagem da amostra. O branco não é feito nesta etapa No tubo com a amostra seca, adicionar 0,1 mL de água destilada e 2,0 mL de ácido sulfúrico concentrado ao resíduo sólido. Aquecer por 10 minutos em banho-maria à 100ºC. Fazer um branco utilizando 0,1 mL de água destilada e 2,0 mL de ácido sulfúrico concentrado. Medir 0,1 mL dessa solução formada e transferir para um tubo de ensaio. Fazer duplicata. Adicionar 2,0 mL de ácido fosfórico e 0,5 mL de solução de vanilina. Agitar os tubos e deixar em repouso por 15 minutos em banho de água à 37,0ºC. Fazer a leitura das absorbâncias com comprimento de onda ajustado para 537nm logo após o preparo das soluções (máximo 10 min). Lembrar que as amostras foram concentradas 20X (dividir o resultado por 20) no momento do cálculo da concentração. VI – Cálculos Os cálculos são feitos através da curva de calibração, a partir da qual são obtidas as concentrações relativas às absorbâncias encontradas. DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 35 VII – Referências Bibliográficas AMARAL, M. C. S. Caracterização de lixiviados de aterros sanitários empregando parâmetros coletivos e identificação de compostos orgânicos. 2007. 231 f. Dissertação (Mestrado em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos) – Escola de Engenharia, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte. 2007. MORAVIA, W. G. Avaliação do tratamento de lixiviado de aterro sanitário através de processo oxidativo avançado conjugado com sistema de separação por membranas. 2009. 265 f. Tese (Doutorado em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos) – Escola de Engenharia, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte. 2009. POSTMA, T., STROES, J.A.P. (1968) Lipid screening in clinical chemistry .Clin. Chim.Acta, v.22, p.569-578. DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 36 I – Introdução Os lixiviados de aterro sanitário são basicamente constituídos por uma mistura de substâncias orgânicas e inorgânicas, compostos em solução e em estado coloidal e diversas espécies de microrganismos (ANDRADE, 2002). As proteínas compõem uma fração considerável da matéria orgânica depositada em aterros sanitários, principalmente em resíduo doméstico. Logo, estão presentes nos lixiviados em concentrações variáveis, dependendo da fase de decomposição na qual o aterro se encontra. Durante a decomposição no aterro, as proteínas são biodegradadas e geram compostos amoniacais e ácidos graxos voláteis. Em caso de morte bacteriana, podem ser excretadas substâncias poliméricas extracelulares (SPE) contendo proteínas, polissacarídeos, lipídeos (PAIVA, 2004). Portanto, a quantificação de proteínas em lixiviado de aterro é muito importante para a escolha do método mais adequado para o tratamento do mesmo. Para a determinação do teor de proteínas presentes em lixiviado, este ensaio emprega o método de Lowry et al., (1951). O princípio do método baseia-se numa mistura contendo molibdato, tungstato e ácido fosfórico (reagente Folin-Ciocalteau), que sofre uma redução ao reagir com proteínas, em meio alcalino e na presença do catalisador cobre (II), produzindo um composto azul escuro, com absorbância máxima em 750 nm. Primeiramente, os íons cobre (II) interagem com as proteínas em meio alcalino e na presença de tartarato de sódio, resultando na formação de um complexo tetradentado de cobre, de coloração azul claro, com absorbância máxima no comprimento de onda 550 nm (Figura 1). Ocorre a perda de 1 próton por cada grupo amino substituído (reação do Biureto). Figura 1: Representação da formação de complexo cobre-proteína (reação do Biureto) A presença de tartarato de sódio é necessária devido ao efeito quelato dos íons tartarato, responsáveis por estabilizar o cobre em solução. PROCEDIMENTO OPERACIONAL PADRÃO PROTEÍNAS MÉTODO DE LOWRY DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 37 De acordo com Chou e Goldstein (1960) e Legler et al., (1985), a redução do reagente Folin pelo complexo cobre-proteína ocorre através da retirada de dois elétrons de cada unidade tetrapeptídica das proteínas ou diretamente das cadeias laterais de alguns aminoácidos (tirosina, triptofano, cisteína, asparagina e histidina), que contribuem com quatro elétrons, facilitada pela formação do complexo entre o cobre (II) e as proteínas (ZAIA et al., 1998). Isto ocorre porque a complexação com cobre (II) provoca o desdobramento da estrutura tridimensional da proteína, aumentando a reatividade dos resíduos fenólicos dos aminoácidos constituintes (AGUSTÍ, 2010). Figura 2: Constituinte ativo do reagente Folin-Ciocalteau Fonte: MIWA, 2003 Figura 3: Reação esquemática entre o complexo cobre-proteína e reagente Folin Fonte: Thermo Fisher Scientific, 2009A redução do regente Folin deve ocorrer em meio alcalino, pH aproximadamente 10. Entretanto, o reagente Folin é estável por pouco tempo neste pH, sofrendo dissociação e gerando ácido fosfórico no meio. A adição de solução de hidróxido de sódio em quantidade suficiente é necessária para neutralizar o excesso de ácido fosfórico liberado, enquanto a adição de carbonato de sódio é responsável por criar um tampão carbonato/ácido fosfórico, e assim manter o pH em torno de 10 (LOWRY, 1951). A absorbância do composto azul obtido após a redução do reagente Folin pode ser medida a 750 nm (elevada sensibilidade para baixas concentrações de proteína) ou próximo a 500 nm (baixa sensibilidade para elevadas concentrações de proteína) (FIGUEIREDO, 2009 e LOWRY, 1951). A principal vantagem do método de Lowry é a sua alta sensibilidade para proteínas e, por isto, tem sido utilizado para a determinação da concentração de proteínas totais em diversos meios (ZAIA et al., 1998). O emprego de temperatura ambiente durante toda a análise seria outra vantagem do método. Dentre as desvantagens do método, estão o longo tempo de análise e a absortividade específica variável com o tipo de proteína. DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 38 II – Amostragem e estocagem da amostra Coletar amostra representativa em frasco de vidro ou plástico quimicamente resistente. A amostragem deve ser realizada diretamente no dreno da célula de aterramento ou no tanque de acúmulo de lixiviado. No segundo caso, fazer homogeneização do líquido antes da coleta. Usar luvas de polietileno, óculos de segurança e máscara de proteção contra vapores orgânicos quando aplicável. Preencher aproximadamente um quarto do volume do frasco para coleta com o lixiviado. Tampar e agitar de forma que o líquido tenha contato com todas as partes do frasco (ambiente). Descartar o lixiviado usado para ambiente destinando-o à rede de tratamento. Encher o frasco com o lixiviado. Manter a temperatura abaixo de 0ºC (congelada). Nestas condições a amostra pode ser preservada por tempo indeterminado. III – Equipamentos e materiais Vidros de relógio (para pesagem de BSA); Balões de 250 mL; 100 mL; 50 mL; 10 mL; Tubos de ensaio; Béqueres de 250 mL e 100 mL; Pipetas automáticas e ponteiras de 1 mL, 5 mL e 10 mL; Espectrofotômetro UV/visível e cubetas. IV – Reagentes Proteína albumina bovina BSA; Carbonato de sódio; Hidróxido de sódio; Sulfato de cobre pentahidratado; Tartarato de sódio e potássio; Reagente Folin-Ciocalteau. DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 39 V – Procedimentos V.I – Preparo de soluções Solução A: Pesar 20g de carbonato de sódio e 4g de hidróxido de sódio. Transferir para béquer de 100 mL. Solubilizar com água destilada ou deionizada e transferir para balão volumétrico de 1000 mL. Completar o volume e homogeneizar a solução. Solução B: Pesar 2,0g de sulfato de cobre pentahidratado. Transferir para béquer de 100 mL. Solubilizar com água destilada ou deionizada e transferir para balão volumétrico de 100 mL. Completar o volume e homogeneizar a solução. Solução C: Pesar 2,0g de tartarato de sódio e potássio. Transferir para béquer de 100 mL. Solubilizar com água destilada ou deionizada e transferir para balão volumétrico de 100 mL de água. Completar o volume e homogeneizar a solução. Solução “D com cobre”: Medir, com uso de micropipeta automática, 1 mL da solução B e 1 mL da solução C. Transferir diretamente para um balão volumétrico de 100 mL. Completar o volume com 98 mL da solução A e homogeneizar. Solução Folin 1N: Diluir o reagente Folin-ciocalteau na proporção 1:2 com água deionizada. V.II – Curva de Calibração A concentração de proteínas é determinada através da construção de uma curva padrão de Absorbância x Concentração de proteína soro albumina bovina (BSA), variando-se a concentração de BSA em 0, 10, 25, 50, 75, 100, 250, 500, 750 e 1000 mg.L -1 . Preparar o padrão de 1000 mg.L-1 de BSA. A partir desse padrão, efetuar as diluições necessárias para a preparação dos outros padrões 0, 10, 25, 50, 75, 100, 250, 500, 750 mg.L -1 BSA. Transferir, com o uso de pipeta automática, 0,5 mL de cada padrão para um tubo de ensaio. Proceder em triplicata. Adicionar 5 mL de solução “D com cobre” em cada tubo de ensaio. Homogeneizar bem. Deixar os tubos em repouso por 10 minutos à temperatura ambiente. Acrescentar 0,5 ml da solução de Folin na proporção 1:2. Homogeneizar bem os tubos e, em seguida, deixá-los em repouso por 30 minutos à temperatura ambiente. Fazer a leitura das absorbâncias no espectrofotômetro no comprimento de onda 550 nm. Construir três curvas de Absorbância x Concentração de proteína BSA (mg.L-1), selecionando intervalos de concentração de proteína, como no exemplo a seguir: DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 40 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 41 V. III – Determinação do teor de proteínas em amostras de lixiviado Adicionar, com uso de pipeta automática, 0,5 mL de amostra no tubo de ensaio. Proceder em duplicata. Adicionar 5 mL de solução “D com cobre” em cada tubo de ensaio. Homogeneizar bem. Deixar os tubos em repouso por 10 minutos à temperatura ambiente. Acrescentar 0,5 ml da solução de Folin na proporção 1:2. Homogeneizar bem os tubos e, em seguida, deixá-los em repouso por 30 minutos à temperatura ambiente. Fazer a leitura das absorbâncias no espectrofotômetro no comprimento de onda 550 nm. A concentração de proteínas é determinada com base na curva padrão para a proteína BSA. VI – Cálculos: Solução “D com Cu”: Balão 250 mL (2,5 mL solução B + 2,5 mL solução C + completar com solução A) Balão 100 mL (1,0 mL solução B + 1,0 mL solução C + completar com solução A) Branco: 0,5 mL água + 5,0 mL solução “D com Cu” + 0,5 mL solução Folin 1:2 Proteínas: 0,5 mL de lixiviado + 5,0 mL solução “D com Cu” + 0,5 mL solução Folin 1:2 Os cálculos para a obtenção do teor de proteínas presentes na amostra de lixiviado são feitos através da curva de calibração Absorbância x concentração de proteína (mg.L -1 ), a partir da qual são obtidas as concentrações relativas às absorbâncias encontradas. DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 42 VII – Referências Bibliográficas ANDRADE, S.M.A. Caracterização físico-química e tratabilidade por coagulação-floculação dos líquidos percolados gerados no aterro sanitário de Uberlândia. 182 p, MG, 2002. CHOU, S.; GOLDSTEIN, A. Chromogenic groupings in the Lowry protein determination. Biochemical Journal, v. 75, p. 109, 1960. FIGUEIREDO, P. Introdução à química alimentar. 2009. LEGLER, G.; MÜLLER-PLATZ, C. M.; MENTGESs-HETTKAMP, M.; PFLIEGER, G.; JÜLICH, E. Analytical Biochemistry, v. 150, p. 278, 1985. LOWRY, O.H.; ROSENBROUGH, N.J.; FARR, R.L.; RANDALL, R.J. Protein measurement with the Folin phenol reagent. Journal of Biological Chemistry, v.193, p.265-275, 1951. MORAVIA, W. G. Avaliação do tratamento de lixiviado de aterro sanitário através de processo oxidativo avançado conjugado com sistema de separação por membranas. Belo Horizonte, 2010. MIWA, A. C. P. Comparação e avaliação dos métodos colorimétricos utilizadospara determinação de proteínas em lagoas de estabilização. São Carlos, 2003. PAIVA, M. M. Bactérias redutoras de sulfato: estudo de substâncias poliméricas extracelulares e enzimas nos processos de adesão a substratos metálicos e de biocorrosão. Rio de Janeiro, 2004. Thermo Fisher Scientific, 2009. ZAIA, D. A. M.; ZAIA, C. T. B. V.; LICHTIG, J. Química Nova, v. 21, n.6, São Paulo, 1999. DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 43 I – Introdução As substâncias húmicas podem ser definidas como uma série de polímeros amorfos de coloração amarela-marrom a preta, de massa molar relativamente alta, formados por reações de oxidação e subsequente polimerização da matéria orgânica, durante o processo de decomposição de resíduos vegetais e animais presentes no ambiente. Apresentam-se como uma mistura heterogênea de moléculas polidispersas com elevadas massas molares e grupos funcionais distintos contendo oxigênio na forma de carboxilas, hidroxilas fenólicas e carbonilas (STEVENSON, 1994 apud MORAVIA, 2010; BRUM, 2005). A classificação das substâncias húmicas é meramente operacional e baseia-se nas propriedades de solubilidade em soluções extratoras aquosas em diversos valores de pH. Os termos ácidos húmicos (AH), ácidos fúlvicos (AF) e huminas (HU) referem-se às principais frações até hoje usadas para descrever componentes húmicos. A fração AH, de coloração escura, é aquela solúvel em meio alcalino e insolúvel em meio ácido (pH < 2); a fração AF, de coloração mais clara, é aquela que, após solubilização em álcali, se mantém solúvel a qualquer valor de pH e a fração HU é insolúvel em qualquer condição de pH (MORAVIA, 2010). Estruturalmente, as três frações húmicas são similares, mas diferem em massa molar e conteúdo de grupos funcionais. Os ácidos fúlvicos possuem a menor massa molar, menos carbono e nitrogênio e tem o mais alto conteúdo de grupos funcionais possuidores de oxigênio (CO2H, OH, C=O) por unidade de peso que as outras duas frações húmicas (Figura 1). A estrutura química e propriedades da fração humina parecem ser similares àquelas dos ácidos húmicos (MORAVIA, 2010). A insolubilidade da humina pode ser resultado de sua adsorção ou ligação à constituintes inorgânicos do solo. Figura 1: Caracterização dos ácidos húmicos e fúlvicos. Fonte: Adaptado de SCHNITZER e KHAN (1978) apud MORAVIA (2010) PROCEDIMENTO OPERACIONAL PADRÃO SUBSTÂNCIAS HÚMICAS MÉTODO DE LOWRY MODIFICADO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 44 Figura 2: Estruturas hipotéticas bidimensionais propostas para a) ácidos fúlvicos e b) ácidos húmicos Fonte: Adaptado de SCHULTEN e SCHNITZER (1997) apud MORAVIA (2010) No caso de lixiviado de aterro sanitário, diversos autores (ZOUBOULIS et al., 2004; KANG et al., 2002; EL FADEL e KHOURY, 2000) afirmam que a recalcitrância pode ser associada com a presença de compostos de elevada massa molar com estruturas muito complexas, como é o caso das substâncias húmicas (MORAVIA, 2010). Segundo Kang et al., 2002, com o aumento da idade do aterro, aumentam também a quantidade de componentes aromáticos e o tamanho molecular das substâncias húmicas, o que sugere que em aterros mais antigos, o grau de humificação é maior. A resistência à degradação microbiana dos materiais húmicos parece também ser em grande parte devido à formação de complexos metálicos e/ou argilo-orgânicos estáveis (SCHNITZER e KHAN, 1978 apud MORAVIA, 2010). A recalcitrância da matéria orgânica e a cor adquirida nos lixiviados de aterro sanitário tornam a quantificação de substâncias húmicas uma importante etapa de caracterização, para a escolha do método mais adequado de tratamento dos lixiviados. DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 45 Neste ensaio, a determinação da concentração de substâncias húmicas em amostra de lixiviado, baseia-se no método de Lowry para proteínas modificado (FROLUND et al., 1995). Assim como as proteínas, as substâncias húmicas reagem com o reagente Folin reduzindo-o, devido aos grupos fenólicos presentes. Porém a adição de CuSO4 não interfere na cor final, ao contrário do que ocorre com as proteínas. Frolund et al., (1995) observaram uma redução de absorbância em torno de 20% para a curva padrão construída para a proteína soro albumina bovina (BSA) quando medido sem a adição de CuSO4; e não observaram redução de absorbância para a curva construída para as substâncias húmicas quando empregado ácido húmico comercial como padrão. O método empregado, portanto, para a quantificação de substâncias húmicas, consiste na execução do método de Lowry com e sem a adição de CuSO4, em que a interferência da cor no ensaio sem a adição de CuSO4 é atribuída principalmente às substâncias húmicas. A especiação das substâncias húmicas em húmicas e fúlvicas baseia-se em sua distribuição de massa molar, através de ultrafiltração sequencial com membranas. O papel fundamental da membrana é atuar como barreira seletiva. De acordo com Cheryan (1986), a seletividade da membrana no processo de ultrafiltração está relacionada, principalmente, às dimensões das moléculas ou partículas presentes no efluente e ao diâmetro de corte da membrana - massa molar do menor componente retido pela membrana. Com base nas massas molares das espécies de substâncias húmicas propostas por McBride (1994), a quantificação das espécies é feita em alíquotas separadas do efluente fracionadas em massas molares entre 5, 10 e 100 kDa (MORAVIA, 2010). Figura 3: Características de massa molar para espécies de substâncias húmicas. Fonte: MC BRIDE (1994) II – Amostragem e estocagem da amostra Coletar amostra representativa em frasco de vidro ou plástico quimicamente resistente. A amostragem deve ser realizada diretamente no dreno da célula de aterramento ou no tanque de acúmulo de lixiviado. No segundo caso, fazer homogeneização do líquido antes da coleta. Usar luvas de polietileno, óculos de segurança e máscara de proteção contra vapores orgânicos quando aplicável. Preencher aproximadamente um quarto do volume do frasco para coleta com o lixiviado. Tampar e agitar de forma que o líquido tenha contato com todas as partes do frasco (ambiente). Descartar o lixiviado usado para ambiente destinando-o à rede de tratamento. Encher o frasco com o lixiviado. Manter a temperatura abaixo de 0ºC (congelada). Nestas condições a amostra pode ser preservada por tempo indeterminado. DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 46 III – Equipamentos e materiais Vidros de relógio (para pesagem de BSA e ácido húmico comercial); Balões de 250 mL; 100 mL; 50 mL; 10 mL; Tubos de ensaio e suportes para tubos; Béqueres de 250 mL e 100 mL; Pipetadores automáticos e ponteiras de 0,1 mL, 1 mL, 5 mL e 10 mL; Espectrofotômetro e cubetas. IV – Reagentes Proteína albumina bovina BSA; Ácido húmico comercial/técnico Sigma- Aldrich (armazenar em geladeira); Carbonato de sódio; Hidróxido de sódio; Sulfato de cobre pentahidratado; Tartarato de sódio e potássio; Reagente Folin-Ciocalteau. V – Procedimentos V. I – Preparo de soluções Solução A: Pesar 20g de carbonato de sódio e 4g de hidróxido de sódio. Transferir para béquer de 100 mL. Solubilizar com água destilada ou deionizada e transferir para balão volumétrico de 1000 mL. Completar o volume e homogeneizar a solução. Solução B: Pesar2,0g de sulfato de cobre pentahidratado. Transferir para béquer de 100 mL. Solubilizar com água destilada ou deionizada e transferir para balão volumétrico de 100 mL. Completar o volume e homogeneizar a solução. Solução C: Pesar 2,0g de tartarato de sódio e potássio. Transferir para béquer de 100 mL. Solubilizar com água destilada ou deionizada e transferir para balão volumétrico de 100 mL de água. Completar o volume e homogeneizar a solução. Solução “D com cobre”: Medir, com uso de micropipeta automática, 1 mL da solução B e 1 mL da solução C. Transferir diretamente para um balão volumétrico de 100 mL. Completar o volume com 98 mL da solução A e homogeneizar. Solução “D sem cobre”: Medir, com uso de micropipeta automática, 1 mL da solução C. Transferir diretamente para um balão volumétrico de 100 mL. Completar o volume com 99 mL da solução A e homogeneizar. Solução Folin 1N: Diluir o reagente Folin-ciocalteau na proporção 1:2 com água deionizada. DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 47 V. II – Curva de calibração A concentração de substâncias húmicas em função da absorbância é determinada através da construção das curvas padrão para a proteína BSA e substâncias húmicas, variando-se a concentração de proteína BSA em 0, 20, 40, 70, 100 e 120 mg.L -1 empregando padrões previamente preparados de ácido húmico comercial 0, 17, 52 e 101 mg.L -1 como água de diluição. Posteriormente, são realizadas as leituras de absorbâncias de cada padrão preparado, com e sem a adição de CuSO4. Preparo dos padrões de ácido húmico comercial 17, 52 e 101 mg.L-1 : Medir as massas de ácido húmico comercial em vidro de relógio. Transferir para um béquer de 250 mL e dissolver em água deionizada. Transferir quantitativamente para balão volumétrico de 1 L e completar o volume com água deionizada. Preparar quatro padrões de proteína BSA 120 mg.L-1, empregando como água de diluição os padrões 0 (água deionizada), 17, 52 e 101 mg.L -1 de ácido húmico comercial. A partir de cada padrão BSA 120 mg.L -1 preparado, efetuar as diluições para 0, 20, 40, 70, 100 mg.L -1 de BSA. Transferir, com o uso de pipeta automática, 0,5 mL de cada padrão para um tubo de ensaio destinado a ensaio com cobre, e para tubo destinado a ensaio sem cobre. Proceder em duplicata. Adicionar 5 mL de solução “D com cobre” em cada tubo de ensaio para os ensaios com cobre. Adicionar 5 mL de solução “D sem cobre” em cada tubo de ensaio para os ensaios comparativos sem cobre. Homogeneizar bem. Deixar os tubos em repouso por 10 minutos à temperatura ambiente. Acrescentar 0,5 ml da solução de Folin 1:2. Homogeneizar bem os tubos e, em seguida, deixá-los em repouso por 30 minutos à temperatura ambiente. Fazer a leitura das absorbâncias no espectrofotômetro nos comprimento de onda 550 nm e 750 nm. Calcular o fator de redução F da absorbância dissociada de proteínas nos ensaios comparativos sem cobre, na ausência de substâncias húmicas (0 mg.L -1 de ácido húmico), a λ = 550 nm e λ = 750 nm. (Ver item VI – Cálculos). Calcular a absorbância dissociada de substâncias húmicas para cada padrão de proteína e ácido húmico. Calcular a absorbância média de SH para cada concentração de ácido húmico. (Ver item VI – Cálculos). Criar uma curva de Absorbância de SH x Concentração de SH (mg.L-1), a partir da qual são obtidas as concentrações relativas às absorbâncias encontradas para cada caso (λ = 550 nm e λ = 750 nm), como os exemplos a seguir: DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 48 V. III – Determinação do teor de SH em amostras de lixiviado Diluir 0,5 mL da amostra de lixiviado em 10 vezes, diretamente nos tubos de ensaio, adicionando, com uso de pipeta automática, 0,05 mL de amostra e 0,45 mL de água deionizada. Proceder em duplicata. (Diluição adaptada para as amostras de lixiviado caracterizadas pelo DESA. Verificar a diluição necessária para cada amostra de lixiviado). Adicionar 5 mL de solução “D com cobre” em cada tubo de ensaio para os ensaios com cobre. Adicionar 5 mL de solução “D sem cobre” em cada tubo de ensaio para os ensaios comparativos sem cobre. Homogeneizar bem. Deixar os tubos em repouso por 10 minutos à temperatura ambiente. Acrescentar 0,5 ml da solução de Folin 1:2. Homogeneizar bem os tubos e, em seguida, deixá-los em repouso por 30 minutos à temperatura ambiente. Fazer a leitura das absorbâncias no espectrofotômetro nos comprimento de onda 550 nm e 750 nm. Determinar a absorbância dissociada de substâncias húmicas para λ = 550 nm e λ = 750 nm, com base nas curvas padrão construídas (Ver item VI – Cálculos). Determinar a concentração de sh presente na amostra de lixiviado, com base na equação da reta de linearização da curva de padrões construída. Adotar λ = 550 nm para [SH] > 25 mg.L-1 e λ = 750 nm para [SH] = 5 a 25 mg.L-1 (e não fazer a média dos resultados). DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 49 VI – Cálculos: A absorbância medida para cada padrão de proteína e substâncias húmicas pode ser representada pelas equações 1 e 2, na presença e ausência de CuSO4, respectivamente. Ac/Cu = Aproteínas + Asubstâncias húmicas (1) As/Cu = F. Aproteínas + Asubstâncias húmicas (2) Sendo que: Ac/Cu = absorbância com a adição CuSO4; As/Cu = absorbância sem a adição CuSO4; Aproteínas = absorbância dissociada para proteínas; Asubstâncias húmicas = absorbância dissociada para substâncias húmicas; F = Fator de redução de absorbância na ausência de CuSO4. Para [substâncias húmicas] = 0 → Asubstâncias húmicas = 0 Assim: Ac/Cu = Aproteínas As/Cu = F.Aproteínas As/Cu = F. Ac/Cu → F = As/Cu / Ac/Cu (3) Através da manipulação das equações 1 e 2, temos: Aproteínas = 1/ (1 – F determinado) · (Ac/Cu – As/Cu) (4) Ash = 1/ (1 – F determinado) · As/Cu – (-1 · (1-(1/ (1 – F determinado))) · Ac/Cu (5) DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Página 50 VII – Referências Bibliográficas BRUM, M. C. Remoção de ácido húmico da água por precipitação e flotação com a utilização de surfatantes catiônicos. Rio de Janeiro, 2005. CHERYAN, M. Ultrafiltration handbook. Pennsylvania (USA): Technomic Publishing Company Inc. Lancaster PA, 375p., 1986. EL FADEL, M.; KHOURY, R. Modeling Settlement in MSW Landfills: a critical review. Environmental Science and Technology, v.30, n.3, p.327-361, 2000. FOLIN, O.; CIOCALTEU. V., Journal of Biological Chemistry, p. 73-627, 1927. FROLUND, B.; GRIEBE, T.; NIELSEN, P.H. Enzymatic activity in the activated-sludge floc matrix. Applied Microbiology and Biotechnology, v.43, n.4, p.755-61, 1995. KANG, K.H.; SHIN, H.S.; PARK, H. Characterization of humic substances present in landfill leachates with different landfill ages and its implications. Water Research, v.36, n.16, p.4023- 4032, 2002. MCBRIDE, M.B. Environmental chemistry of soils. New York: Oxford University Press, 406p., 1994. MORAVIA, W. G. Avaliação do tratamento de lixiviado de aterro sanitário através de processo oxidativo avançado conjugado com sistema de separação por membranas. Belo Horizonte, 2010. SHARMA, O. P.; KRISHNAN, P. S. Calorimetric Estimation of Humic Acid with the Phenol Reagent of Folin and Ciocalteu. Analytical Biochemistry, v. 14, p. 11-16, 1966. SCHULTEN, H.R.
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