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Desenvolvimento e operação de reator anaeróbio de manta de lodo (UASB) no tratamento dos efluentes da suinocultura em escala laboratorial/ Development and operation of an upflow anaerobic sludge blanket reactor (UASB) treating liquid effluent from swine manure in laboratory scale

Campos, Cláudio Milton Montenegro; Carmo, Fernanda Ribeiro do; Botelho, Cláudio Gouvêa; Costa, Claudionor Camilo da
2006-02-01

Resumo em português A atividade suinícola vem, desde meados da década de 70, sendo uma das mais poluidoras atividades agroindustriais no Estado de Minas Gerais. Sendo assim, objetivou-se desenvolver um Reator Anaeróbio de Manta de Lodo (UASB-Upflow Anaerobic Sludge Blanket) visando tratar os dejetos produzidos com máxima eficiência dentro de um tempo e com custo reduzidos. Para tanto um experimento em escala laboratorial foi projetado e monitorado no Laboratório de Análise de Água do (mais) Departamento de Engenharia da Universidade Federal de Lavras (LAADEG), sendo composto por um Tanque de Acidificação e Equalização (TAE), um Reator Anaeróbio de Manta de Lodo e uma Lagoa Aerada Facultativa (LAF), o qual foi alimentado com fluxo contínuo. As análises físico-químicas realizadas foram: DQO, DBO5, Sólidos Totais (Fixos e Voláteis), Temperatura, pH, Nitrogênio, Fósforo, Acidez e Alcalinidade Total. O sistema proporcionou eficiência de remoção média de 93% de DQO, 84% de DBO5 e 85% de Sólidos Totais Voláteis, demonstrando adequada adaptação aos diversos tempos de detenção hidráulica adotados (55, 40, 30, 25, 18 e 15 horas). Os parâmetros adotados na partida do reator UASB foram: COV: 1,11kgDQO.m-3.d-1, COB: 0,019 kgDBO5.kgSVT-1.d-1 e TDH: 55h. Resumo em inglês The swine production, since 70th , is one of the most pollutant agro-industrial activities in the Minas Gerais State, Brazil. The objective of this research was to develop an Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor (UASB), aiming at treating the effluent generated within a maximum efficiency and minimum time and cost. Therefore, a lab-scale reactor was built up and monitored in the laboratory of Engineering Department at the Federal University of Lavras (UFLA). The system (mais) consisted of an Acidification and Equalization Tank (AET), an Upflow Anaerobic Sludge Blanket reactor (UASB), and an Aerated Facultative Pond (AFP). The system was fed continuously. The physical-chemical analyses carried out were: COD, BOD5, Total Solids (Fixes and Volatile), temperature, pH, Nitrogen, Total Acidity and Alkalinity. The system showed, in terms of COD, BOD5 and Total Volatile Solids a mean removal efficiency of 93, 84 and 85%, respectively, demonstrating a good performance. The hydraulic retention times applied were: 55, 40, 30, 25, 18 e 15 hours. The adopted parameters for the star-up of the UASB reactor were: Volumetric Organic Loading Rate (VOLR) of 1.11 kgDQO.m-3.d-1, Biological Loading Rate: 0.019 kgBOD5.kgTVS-1.d-1 and Hydraulic Retention Time (HRT) of 55 hours.

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Desempenho de reator anaeróbio-aeróbio de leito fixo no tratamento de esgoto sanitário/ Performance of anaerobic-aerobic packed-bed reactor in the treatment of domestic sewage

Abreu, Sérgio Brasil; Zaiat, Marcelo
2008-06-01

Resumo em português Este artigo relata a avaliação do desempenho de um reator anaeróbio-aeróbio, preenchido com espuma de poliuretano, para tratamento de esgoto sanitário. Inicialmente, foram testados diferentes tempos de detenção hidráulica (TDH) no reator que operou apenas em condições anaeróbias. Em seguida, foi operado o reator combinado anaeróbio-aeróbio. O melhor resultado para o reator em operação exclusivamente anaeróbia foi para o TDH de 10 horas, no qual se consegui (mais) u reduzir a DQO de 389 ± 70 mg/L para 137 ± 16 mg/L. Para o reator anaeróbio-aeróbio, a DQO foi reduzida de 259 ± 69 mg/L para 93 ± 31 mg/L para TDH de 12 h (6 h no estágio anaeróbio e 6 h no aeróbio). A comparação de todos os resultados obtidos evidenciou a importância do pós-tratamento aeróbio na remoção de parcela de matéria orgânica não removida em tratamento unicamente anaeróbio. Resumo em inglês This paper reports on the performance evaluation of an upflow anaerobic-aerobic reactor, filled with polyurethane matrices, for domestic sewage treatment. Initially, different hydraulic retention times were assayed with the reactor operating exclusively in anaerobic condition. Afterwards, anaerobic-aerobic combined reactor was operated. The anaerobic operation with HRT of 10 h provided the best organic matter removal with COD reduction from 389 ± 70 mg/L to 137 ± 16 mg/ (mais) L. Under anaerobic-aerobic condition, the COD dropped from 259 ± 69 mg/L to 93 ± 31 mg/L with HRT of 12 h (6 h in anaerobic and 6 h in aerobic stages). Finally, comparing all the obtained results, it was possible to verify the importance of the aerobic post treatment in the removal of part of the organic matter not removed in an exclusively anaerobic treatment.

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Avaliação da eficiência do reator UASB tratando efluente de laticínio sob diferentes cargas orgânicas/ The efficiency of UASB reactor treating dairy effluent at diferent organic loading rates

Campos, Cláudio Milton Montenegro; Luiz, Fátima Aparecida Resende de; Botelho, Cláudio Gouvêa; Damasceno, Leonardo Henrique Soares
2004-12-01

Resumo em português Avaliou-se o desempenho de um reator anaeróbio de manta de lodo (UASB) em escala laboratorial quanto à eficiência na remoção da carga poluidora, utilizando como substrato leite tipo B, diluído com concentração média de 2.500 mg.L-1, similar aos efluentes de laticínios quando descartado o soro. Durante os 205 dias de operação, o reator foi avaliado em relação à eficiência, de acordo com a carga orgânica volumétrica (COV) aplicada. O incremento da COV apli (mais) cada foi realizado com a redução do tempo de detenção hidráulica; com isso, os TDH(s) médios aplicados no reator foram de 12, 20, 18 e 16 horas. A carga orgânica biológica (COB) inicial, ou seja, de partida, foi de 0,054 kgDBO.kgSVT-1.dia-1. O reator apresentou eficiências de 24, 43, 52 e 39%, na remoção de DQOT, e 22, 22, 17 e 17% na remoção de sólidos totais para os respectivos TDH(s) aplicados. Os melhores resultados do reator UASB na remoção de matéria orgânica foram obtidos com os TDH (s) de 20 e 18 horas. Nas condições de temperatura, carga orgânica volumétrica (COV) e tempo de detenção hidráulica (TDH) aplicados, o reator demonstrou boas condições de tamponamento, sendo desnecessária a correção do pH, o que significa minimização de custos. Resumo em inglês In this research it was evaluated the performance of a laboratory scale UASB reactor (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) treating a simulated dairy wastewater. In order to obtain the same concentration of an ordinary dairy, in terms of COD substrate, it was carried out the dilution of type B pasteurized milk with drinking water at a mean concentration of 2,500 mg.L-1, similar to a dairy wastewater without milk serum. During 205 days of operation the reactor was evaluated co (mais) nsidering the efficiency related to the organic loading rate, which varied according to the hydraulic detention time applied. The UASB reactor was operated at different hydraulic retention times, of about 12, 20, 18 and 16 hours. The initial (start-up) biological organic loading rate was about 0,054 kg DBO. kg TVS-1.d-1. The observed removal efficiencies of organic matter in terms of COD (Chemical Oxygen Demand), were about 24, 43, 52 and 39%, whereas, the removal of TS (total solids) were about 22, 22, 17 and 17%, concerning to the respectively application of hydraulic detention times. The best results related to the removal of organic matter were obtained with the hydraulic retention time (HRT) of 20 and 18 hours. Under the applied temperature, the volumetric loading rate and hydraulic retention time, the reactor demonstrated good condition of buffering and efficiency.

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Enriquecimento de bactérias anaeróbias oxidadoras de amônia - anammox/ Enrichment of anaerobic ammonium oxidizing bacteria - anammox

Araújo, Juliana Calábria de; Campos, Ana Paula; Correa, Marcos Messias de Souza; Silva, Eduardo Carvalho; Sperling, Marcos Von; Chernicharo, Carlos Augusto de Lemos
2010-06-01

Resumo em português Bactérias anaeróbias oxidadoras de amônia (bactérias Anammox, do inglês anaerobic ammonium oxidizing bacteria) foram enriquecidas em reator em batelada sequencial (RBS), a partir de lodo proveniente de um sistema convencional de lodos ativados tratando esgoto doméstico de Belo Horizonte (MG). Após três meses de cultivo, atividade Anammox foi detectada no sistema pelo consumo de quantidades estequiométricas de NO2- e NH4+. Análises de hibridação in situ fluores (mais) cente (FISH, do inglês fluorescent in situ hybridization) confirmaram a presença de bactérias Anammox, provavelmente Candidatus Brocadia anammoxidans, e revelaram que estas representavam 53% do total de células (após 6 meses de cultivo). O desempenho do reator ao longo dos sete meses de operação demonstrou remoção quase que total de nitrito, baseada em concentração afluente de 61 a 95 mg N-NO2-/L. A eficiência máxima de remoção de amônia alcançada foi de 95%, a partir de concentração afluente de 55 a 82 mg N-NH4+/L. Resumo em inglês Anaerobic ammonium-oxidizing (Anammox) bacteria were enriched from sludge collected at a conventional activated sludge system treating domestic wastewater of Belo Horizonte(MG), Brazil, employing a sequencing batch reactor (SBR). After three months of cultivation, Anammox activity was detected in the system by the consumption of stoichiometric amounts of NO2- and NH4+. Fluorescent in situ hybridization (FISH) results revealed the presence of Anammox bacteria (probably Can (mais) didatus Brocadia anammoxidans) and showed that they accounted for 53% of the total bacterial population (after 6 months of cultivation). The reactor performance during the seven months of operation showed a near perfect removal of nitrite, based on the influent NO2--N concentration of 61-95 mg/L. The maximum ammonia removal efficiency was 95% from the influent N-NH4+ concentration of 55-82 mg/L.

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Utilização de wetland construído no pós-tratamento de esgotos domésticos pré-tratados em reator UASB/ Use of constructed wetland for the post-treatment of domestic sewage anaerobic effluent from UASB reactor

Sousa, José Tavares de; van Haandel, Adrianus; Lima, Eduardo Pedroza da Cunha; Henrique, Israel Nunes
2004-12-01

Resumo em português Este trabalho relata o desempenho de três sistemas wetland, operados com efluente proveniente de reator UASB, no que se refere à remoção de nutrientes, organismos patogênicos e material carbonáceo, durante três anos de monitoramento. A eficiência da remoção de material carbonáceo variou de 70 a 86%; o efluente produzido expresso em DQO manteve-se na média de 60mg.L-1. A remoção de nitrogênio e fósforo, durante o primeiro ano de operação, foi consideráve (mais) l, 66 e 86% respectivamente O wetland vegetado apresentou maior eficiência na redução de coliformes termotolerantes, quando comparado ao wetland não vegetado, ambos operados com a mesma carga hidráulica (23 mm. dia-1). No entanto a análise de variância confirma que não há diferença significativa em relação à redução de coliformes entre um e outro. Resumo em inglês In this investigation the performance of three wetland systems, operated with UASB effluent was evaluated with respect to removal of nutrients, pathogens, as well as carbonaceous matter over a three years period. The efficiency of carbonaceous material removal varied from 70 to 86%; the produced effluent maintained an average value of 60mg.L-1. The removal of nitrogen and phosphorus during the first year of operation was considerable, 66 and 86% respectively. The wetland (mais) with vegetation produced effluent with a higher removal efficiency of thermo-tolerant Coliforms than units without vegetation, when both were operated with the same hydraulic load (23 mm d-1). However, variance analysis confirmed that there was no significant difference between the coliform removal efficiencies in the systems with and without vegetation.

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Tratamento de efluente de abatedouro de tilápia com adição de manipueira na fase anóxica/ Treatment of tilapia slaughterhouse wastewater with addition of cassava in anoxic stage

Kummer, Ana Carolina B; Andrade, Lidiana de; Gomes, Simone D; Fazolo, Ajadir; Hasan, Salah D. M; Machado, Fabiano
2011-02-01

Resumo em português O objetivo deste trabalho foi avaliar a desnitrificação de efluente de abatedouro de tilápia, em reator em batelada. Para isto, foi avaliado o efluente gerado por uma indústria processadora de mandioca (manipueira) como fonte de carbono. Também foram avaliadas as condições de agitação do sistema. Os experimentos foram conduzidos em escala de laboratório, em que foram testados cinco níveis de agitação (20; 32; 60; 88 e 100 rpm) e cinco níveis de relação DQO (mais) /N (0,1; 1,0; 3,2; 5,4 e 6,3), configurando-se um planejamento do tipo Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR), com quatro ensaios nos níveis +1 e - 1; quatro ensaios nos níveis dos pontos axiais (-1,414 e +1,414) e mais uma triplicata no ponto central (0), totalizando 11 ensaios. Avaliaram-se o desempenho da desnitrificação através da remoção de nitrato (%) e a remoção de nitrito (%). Durante o processo, também foram monitorados temperatura (ºC), pH e alcalinidade (mgCaCO3.L-1). Os resultados mostraram que a relação DQO/N teve influência significativa, com intervalo de confiança de 95%, sobre o processo de remoção de nitrato e nitrito, com faixa ótima de operação entre 3,2 e 5,4, cujas eficiências de remoção de nitrogênio foram de 100%. Resumo em inglês The objective of this work was to evaluate the denitrification of tilapia slaughterhouse wastewater, in a batch reactor. For this, it was evaluated the wastewater from a cassava processing industry (manipueira) as a carbon source. It was also evaluated the shaking conditions of the process. The experiments were carried out in laboratory series, where five shaking levels were tested (20; 32; 60; 88 e 100 rpm) as well as five COD/N ratio levels (0.1; 1.0; 3.2; 5.4 and 6.3), (mais) forming a planning as a Central Composite Rotational Design (CCRD), with four essays in levels +1 and - 1; four essays on the axial points levels (-1.414 and +1.414) and one more triplicate in the central point (0), which meant eleven essays. The denitrification performance through the nitrate removal (%) and nitrite removal (%) were evaluated. During this process, temperature (ºC), pH and alkalinity (mgCaCO3.L-1) were also observed. The results showed that the COD/N ratio had significant influence, with a 95 % of confidence interval, on the process of nitrate and nitrite removal, with a great operation range, from 3.2 to 5.4, whose nitrogen removal efficiencies were 100 %.

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Titulador potenciométrico automatizado baseado em sistema de fluxo monossegmentado/ Automated potentiometric titrator based in monosegmented flow system

Ganzarolli, Edgard Moreira; Lehmkuhl, Arilson; Queiróz, Roldão Rosevelt R. de; Souza, Ivan Gonçalves de
1999-02-01

Resumo em inglês A new automated system for acid-base flow titrations is proposed. In the operation mode, several sample to titrant volumetric ratios are injected in an air segmented plug. Five three way solenoid valves and three acrilic junctions, assembled in a hidrodynamic injection system, were accountable for the monosegmented reagents plug formation. A turbulent flow reactor was used for a perfect mix of reagents in the plug. The detector system employed a glass combined electrode f (mais) itted in an acrilic holder. Titrations of hydrochloric, nitric and acetic acids, in several concentrations, were performed with standard sodium hidroxide, for evaluation of the efficiency of the system. The relative standard deviation of the determinations was about ±0,5% and each titration was carried out in 3-4 minutes. A Quick BASIC 4.5® program was developed for the titrator control.

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Síntese eletroquímica do ion ferrato(VI)/ Eletrochemical synthesis of iron(VI) ferrate

Luca, Maria Augusta de; Luca, Sérgio João de; Santana, Maria Alice
2003-05-01

Resumo em inglês The optimization of ferrate(VI) ion generation has been studied due to its favorable characteristics for application in several fields, including environmental quality control. The paper presents the best conditions for electrolytic generation of ferrate(VI) in alkaline media. An appropriate electrolyte was NaOH, 10 mol/L. Circulation of the electrolyte solution was important to avoid acidification close to the anode surface. An anode pre-cleaning with 10% HCl was more ef (mais) ficient than a cathodic pre-polarization. Among the distinct anode materials tested, pig iron showed the best performance, allowing up to 20 g/L of Na2FeO4, in 10 mol/L NaOH solution to be obtained, after 7 h of reactor operation, which is a concentration higher than those found in literature for alternative processes.

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Remoção de etanol e benzeno em reator anaeróbio horizontal de leito fixo na presença de sulfato/ Ethanol and benzene removal in a horizontal-flow anaerobic immobilized biomass reactor in the presence of sulfate

Cattony, Eduardo Bosco Mattos; Ribeiro, Rogers; Zaiat, Marcelo; Foresti, Eugênio; Varesche, Maria Bernadete Amâncio
2007-06-01

Resumo em português Reator anaeróbio horizontal de leito fixo (RAHLF), preenchido com espumas de poliuretano, foi usado para tratar benzeno em solução etanólica, sob condições sulfetogênicas. Benzeno foi adicionado em concentração inicial de 2,0 mg.l-1, seguido de aumentos que variaram até 10 mg.l-1. O etanol foi adicionado em concentrações de 170 mg.l-1 a 980 mg.l-1. Soluções de sulfato ferroso e sulfato de sódio foram usadas, nas concentrações de 91 e 550 mg.l-1, respectiv (mais) amente. O reator foi operado a 30 (± 2) ºC com tempo de detenção hidráulica de 12 h. A remoção da matéria orgânica foi próxima a 90% com taxa máxima de degradação de benzeno de 0,07 mg benzeno.mg-1SSV.d-1. O presente trabalho corrobora os dados obtidos por Cattony et al (2005), na medida em que torna mais consistente a proposta do uso de unidades compactas de RAHLF, para a biorremediação in situ de compostos aromáticos. Resumo em inglês In this study it is reported the operation of a horizontal-flow anaerobic immobilized biomass (HAIB) reactor under sulfate-reducing condition which was also exposed to different amounts of ethanol and benzene. The HAIB reactor comprised of an immobilized biomass on polyurethane foam and ferrous and sodium sulfate solutions were used (91 and 550 mg.l-1, respectively), to promote a sulfate-reducing environment. Benzene was added at an initial concentration of 2.0 mg.l-1 fol (mais) lowed by an increased to 9 e 10 mg.l-1, respectively. Ethanol was added at an initial concentration of 170 mg.l-1 followed by an increased range of 960 mg.l-1. The reactor was operated at 30 (± 2) ºC with hydraulic detention time of 12 h. Organic matter removal efficiency of 90% with a maximum benzene degradation rate of 0.07 mg benzene.mg-1VSS.d-1. Thus, this work corroborate the data obtained for Cattony et al (2005) and also demonstrate that compact units of HAIB reactors, under sulfate reducing conditions, are a potential alternative for in situ aromatic compounds bioremediation.

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Remoção de compostos fenólicos em reatores anaeróbios de leito fixo com diferentes materiais suporte/ Removal of the phenolic compounds in fixed bed anaerobic reactors with different support material

Fia, Fátima R. L.; Matos, Antonio T. de; Borges, Alisson C.; Moreira, Débora A.; Fia, Ronaldo; Eustáquio Júnior, Valdeir
2010-10-01

Resumo em português Objetivou-se, com a realização deste estudo, efetuar a avaliação operacional de três reatores anaeróbios de leito fixo e com escoamento ascendente, contendo biomassa imobilizada na remoção de compostos fenólicos presentes na água residuária do processamento dos frutos do cafeeiro (ARC). Os suportes utilizados na imobilização da biomassa foram: escória de alto-forno espuma de poliuretano e brita. Os reatores, confeccionados em PVC e com volume total de 139,5 (mais) L, foram alimentados com concentrações crescentes de compostos fenólicos (13, 19,7 e 42,7 mg L-1), sendo que o tempo de detenção hidráulica (TDH) foi mantido em torno de 1,3 dias. No final de cada condição avaliada foram coletadas amostras de ARC, ao longo da altura dos reatores, para estudo cinético. A rápida aclimatação da biomassa aderida à escória resultou em uma eficiência maior de remoção de compostos fenólicos no período de partida bem como no melhor desempenho deste reator quanto à remoção desses compostos ao longo do período de experimentação. Os resultados indicaram que a escória de alto-forno apresentou maior potencial de utilização como material suporte de reatores anaeróbios, visando à remoção de compostos fenólicos da ARC. Resumo em inglês The operation of three fixed-bed anaerobic reactors with upflow and containing immobilized biomass were evaluated as regards to the removal of phenolic compounds found in the wastewater from coffee bean processing (RWC). The supports used in immobilization of the biomass were blast-furnace cinders, polyurethane foam and crushed stone. The PVC-made reactors with 139.5 L total volume were fed with increasing concentrations (13, 19.7 and 42.7 mg L-1) of phenolic compounds, a (mais) nd the hydraulic residence time (HRT) was maintained constant (around 1.3 days). At the end of each evaluated condition, samples were collected from the RWC along the height of the reactor for kinetic studies. Rapid acclimation of biomass attached to the blast-furnace cinders resulted in increased efficiency of removal of phenolic compounds in start-up, and the best performance of this reactor regarding the removal of these compounds over the period of the experiment. According to the results, the blast furnace cinders showed higher potential for use as supporting material of anaerobic reactors, when the objective is the removal of the phenolic compounds from RWC.

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Modelagem do processo de desidratação de lodo anaeróbio em leitos de secagem simulados/ Anaerobic sludge dewatering process modeling in simulated drying beds

Soares, Sérgio R. A.; Matos, Zanna M. R. de; Bernardes, Ricardo S.
2001-05-01

Resumo em português O emprego de leitos de secagem para a desidratação de lodo de descarte de reatores UASB, constitui excelente alternativa, face a sua simplicidade operacional e aos reduzidos custos de implantação. Este trabalho apresenta uma análise dos fenômenos que influenciam o processo de desidratação de lodo anaeróbio, a partir de simulação de leitos de secagem. Neste sentido, são feitas considerações sobre as características e o comportamento do lodo durante cada fase (mais) da secagem. Sugere-se também, um modelo matemático para representar o processo de secagem, obtido a partir dos dados experimentais. Resumo em inglês The employment of drying beds is an excellent option for dewatering of UASB reactor discarded sludge, because of their simple operation and low construction costs. This paper presents an anaerobic sludge dewatering process analysis of the most influential phenomenon based on drying beds simulation. Therefore, some considerations were made about sludge characteristics and behavior during each dewatering stage. A mathematical model for dewatering process representation obtained from experimental data is also suggested.

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Construção de câmara de luz ultravioleta para fotopolimerização de fases estacionárias monolíticas/ Coinstruction of ultraviolet-light chamber for monolithic stationary phases photo-polymerization

Vaz, Fernando Antonio Simas; Oliveira, Marcone Augusto Leal de; Queiroz, Marco Polo Garcia de; Ribeiro, Sidney José Lima
2008-01-01

Resumo em inglês The assembly of a photochemical reactor with six fluorescent lamps, used for photopolymerizations is described. This chamber presents a mobile support, allowing the placement of samples at different heights and a safety lock that interrupts the radiation, if it is opened during operation. The mirrored internal walls avoid the dispersion and non-uniform distribution of light. There is no high heating because the own character of the used lamps. All parts could be purchased (mais) in commerce with less than U$ 150,00. This reactor was successfully used for monolithic stationary phase photopolymerization.

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