Os efluentes líquidos das indústrias químicas e petroquímicas contêm diversos contaminantes orgânicos tóxicos, dentre eles destacam-se os compostos benzeno, tolueno e xileno. Estes compostos apresentam um potencial de poluição elevado, devido a suas propriedades neurotóxicas, carcinogênicas e teratogênicas, representando um sério risco ao meio ambiente e ao ser humano. Neste sentido, o presente trabalho teve como objetivo estudar o processo de biodegradação dos compostos BTX individuais (em diferentes concentrações), utilizando-se biofilmes suportados em partículas de carvão. Testes de toxicidade dos compostos BTX também foram realizados após seu tratamento. A biodegradação dos compostos BTX foi adequadamente representada pelos modelos de Monod (para menor concentração) e Andrews (para a maior concentração). Os resultados obtidos demonstraram que o biofilme é capaz de biodegradar os compostos BTX, sendo o xileno o composto que apresentou maior tempo de degradação e maior toxicidade.