Registro fonte: Processos oxidativos avançados empregados na degradação de antibióticos em água residuária sintética

Processos oxidativos avançados empregados na degradação de antibióticos em água residuária sintética

Some of the substances from medicaments, personal hygiene products and cosmetics are resistant to conventional water and sewage treatments and thus reach the aquatic compartment. The proposition of analytical techniques is shown as an important step in the determination of emerging pollutants, and t...

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Autor principal:	Quitaiski, Poliana Paula
Formato:	Dissertação
Idioma:	Português
Publicado em:	Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2019
Assuntos:	Água - Purificação Poluentes Fotoquímica Water - Purification Pollutants Photochemistry CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA Engenharia Sanitária
Acesso em linha:	http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3965
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spelling	riut-1-39652019-03-21T06:00:46Z Processos oxidativos avançados empregados na degradação de antibióticos em água residuária sintética Advanced oxidation processes used in the degradation of antibiotics in synthetic wastewater Quitaiski, Poliana Paula Mees, Juliana Bortoli Rodrigues http://lattes.cnpq.br/3996272952342357 Costa Junior, Ismael Laurindo http://lattes.cnpq.br/8830429960630659 Mees, Juliana Bortoli Rodrigues Costa Junior, Ismael Laurindo Bem, Carla Cristina Veit, Marcia Teresinha Água - Purificação Poluentes Fotoquímica Water - Purification Pollutants Photochemistry CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA Engenharia Sanitária Some of the substances from medicaments, personal hygiene products and cosmetics are resistant to conventional water and sewage treatments and thus reach the aquatic compartment. The proposition of analytical techniques is shown as an important step in the determination of emerging pollutants, and the analysis of specific treatments for degradation arises with the purpose of clarifying the behavior and the ecotoxicological action of these substances. The present study aimed to evaluate the degradation of sulfamethoxazole (SMX) and ciprofloxacin (CIP) antibiotics in synthetic wastewater using the advanced oxidation processes (AOPs) of direct photolysis (UV) and photo-Fenton (Fe+2/H2O2/UV), optimized conditions by means of initial planning 2² and posterior central compound rotational design (CCRD) 2² with 2 levels, 3 repetitions at the central point and 4 axial points. The by-products formed were qualitatively evaluated by means of ultra-high performance liquid chromatography with ultraviolet detection (UPLC-UV) using a C18 reversed phase column (2.6 μm) and mobile phase 0.025 mol L-1 phosphoric acid and acetonitrile in the proportion 80:20 (%v/v), with a flow rate of 0.200 mL min-1. The experiments were conducted in a laboratory scale reactor with a batch system consisting of a 125 mL vessel and a magnetic stirrer used to homogenize the solution equipped with a low pressure mercury lamp 250 W without the bulb. For the SMX drug an LD equal to 0.0099 mg L-1 and LQ of 0.0299 mg L-1 was obtained and for CIP a LD of 0.0112 mg L-1 and LQ of 0.0341 mg L-1. By means of the ferrioxalate actinometry test it was obtained that the dose to the photoreactor after 20 minutes of assay is equal to 8,53x10-3 einstein s-1. The CCDR for direct photolysis indicated better pH degradation conditions of 3.28 and [SMX] of 5.33 mg L-1, and pH equal to 0.76 and [CIP] of 9.20 mg L-1. In the case of photo-Fenton CCDR, a [Fe+2] equal to 17.26 mg L-1 and [H2O2] of 158.46 mg L-1 was observed as the best conditions for SMX, and [Fe+2] to 2.64 mg L-1 and [H2O2] of 220.50 mg L-1 for CIP, the pH used was 2.5 for both drugs. In order to study antibiotic degradation and possible by-product formation, [SMX] of 100 mg L-1 and [CIP] of 50 mg L-1 were used. Through direct photolysis, total removal of the antibiotics occurred in 40 min for SMX and 120 min for CIP. In the photo-Fenton process complete removal of SMX occurred in 30 min, and CIP in 120 min. In the Fenton process no removal was achieved for any of the drugs evaluated. Photolysis kinetics were both first order, with K1 equal to 0.077 min-1 for SMX and 0.019 min-1 for CIP. The photo-Fenton kinetics were both first order, with K1 equal to 0.088 min-1 for SMX and 0.024 min-1 for CIP. In the photolysis and photo-Fenton treatments, a degradation products was found for each drug, the identification of these was not possible due to the lack of specific analytical techniques. Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Paraná Parte das substâncias oriundas de medicamentos, produtos de higiene pessoal e cosméticos são resistentes aos tratamentos convencionais de água e esgoto e assim alcançam o compartimento aquático. A proposição de técnicas analíticas se mostra como um passo importante na determinação dos poluentes emergentes, e a análise de tratamentos específicos para degradação surge com o sentido de esclarecer o comportamento e ação ecotoxicológica destas substâncias. O presente estudo buscou avaliar a degradação dos antibióticos sulfametoxazol (SMX) e ciprofloxacina (CIP) em água residuária sintética empregando os processos oxidativos avançados (POAs) de fotólise direta (UV) e foto-Fenton (Fe+2/H2O2/UV), sendo as condições otimizadas por meio de planejamento inicial 2² e posterior delineamento composto central rotacional (DCCR) 2² com 2 níveis, 3 repetições no ponto central e 4 pontos axiais. Os subprodutos formados foram avaliados qualitativamente por meio de cromatografia líquida de ultra eficiência com detecção por absorção no ultravioleta (UPLC-UV) utilizando uma coluna C18 de fase reversa (2,6 μm) e fase móvel de ácido fosfórico 0,025 mol L-1 e acetonitrila, na proporção 80:20 (%v/v), com vazão de 0,200 mL min-1. Os experimentos foram conduzidos em um reator em escala laboratorial, com sistema em batelada, constituído por um recipiente de 125 mL e um agitador magnético utilizado para homogeneizar a solução, equipado com uma lâmpada de mercúrio de 250 W, de baixa pressão e sem o bulbo. Para o fármaco SMX obteve-se um LD igual a 0,0099 mg L-1 e de LQ de 0,0299 mg L-1 e para o CIP um LD de 0,0112 mg L-1 e LQ de 0,0341 mg L-1. Por meio do teste de actinometria de ferrioxalato obteve-se que a dose para o fotorreator após 20 minutos de ensaio é igual a 8,53x10-3 einstein s-1. O DCCR para a fotólise indicou como melhores condições de degradação pH igual a 3,28 e [SMX] de 5,33 mg L-1, e pH igual a 0,76 e [CIP] de 9,20 mg L-1. O DCCR para o foto-Fenton indicou como melhores condições uma [Fe+2] igual a 17,26 mg L-1 e [H2O2] de 158,46 mg L-1 para o SMX, e [Fe+2] igual a 2,64 mg L-1 e [H2O2] de 220,50 mg L-1 para o CIP, o pH utilizado foi 2,5 em ambos os fármacos. Para estudar a degradação dos antibióticos e a possível formação de subprodutos, utilizou-se [SMX] de 100 mg L-1 e [CIP] de 50 mg L-1. Por meio da fotólise, a total remoção dos antibióticos ocorreu em 40 min para o SMX e 120 min para o CIP. No processo foto-Fenton a completa remoção do SMX ocorreu em 30 min, e do CIP em 120 min. No processo Fenton não foi alcançada remoção para nenhum dos fármacos avaliados. As cinéticas da fotólise foram ambas de primeira ordem, com K1 igual a 0,077 min-1 para o SMX e 0,019 min-1 para o CIP. As cinéticas do foto-Fenton foram ambas de primeira ordem, com K1 igual a 0,088 min-1 para o SMX e 0,024 min-1 para o CIP. Nos tratamentos de fotólise e foto-Fenton foi encontrado um subproduto para cada fármaco, entretanto não foi possível identifica-los devido a ausência de técnicas analíticas específicas. 2019-03-20T15:33:50Z 2019-03-20T15:33:50Z 2018-06-11 masterThesis QUITAISKI, Poliana Paula. Processos oxidativos avançados empregados na degradação de antibióticos em água residuária sintética. 2018. 102 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologias Ambientais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Medianeira, 2018. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3965 por openAccess application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Medianeira Brasil Programa de Pós-Graduação em Tecnologias Ambientais UTFPR
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description	Some of the substances from medicaments, personal hygiene products and cosmetics are resistant to conventional water and sewage treatments and thus reach the aquatic compartment. The proposition of analytical techniques is shown as an important step in the determination of emerging pollutants, and the analysis of specific treatments for degradation arises with the purpose of clarifying the behavior and the ecotoxicological action of these substances. The present study aimed to evaluate the degradation of sulfamethoxazole (SMX) and ciprofloxacin (CIP) antibiotics in synthetic wastewater using the advanced oxidation processes (AOPs) of direct photolysis (UV) and photo-Fenton (Fe+2/H2O2/UV), optimized conditions by means of initial planning 2² and posterior central compound rotational design (CCRD) 2² with 2 levels, 3 repetitions at the central point and 4 axial points. The by-products formed were qualitatively evaluated by means of ultra-high performance liquid chromatography with ultraviolet detection (UPLC-UV) using a C18 reversed phase column (2.6 μm) and mobile phase 0.025 mol L-1 phosphoric acid and acetonitrile in the proportion 80:20 (%v/v), with a flow rate of 0.200 mL min-1. The experiments were conducted in a laboratory scale reactor with a batch system consisting of a 125 mL vessel and a magnetic stirrer used to homogenize the solution equipped with a low pressure mercury lamp 250 W without the bulb. For the SMX drug an LD equal to 0.0099 mg L-1 and LQ of 0.0299 mg L-1 was obtained and for CIP a LD of 0.0112 mg L-1 and LQ of 0.0341 mg L-1. By means of the ferrioxalate actinometry test it was obtained that the dose to the photoreactor after 20 minutes of assay is equal to 8,53x10-3 einstein s-1. The CCDR for direct photolysis indicated better pH degradation conditions of 3.28 and [SMX] of 5.33 mg L-1, and pH equal to 0.76 and [CIP] of 9.20 mg L-1. In the case of photo-Fenton CCDR, a [Fe+2] equal to 17.26 mg L-1 and [H2O2] of 158.46 mg L-1 was observed as the best conditions for SMX, and [Fe+2] to 2.64 mg L-1 and [H2O2] of 220.50 mg L-1 for CIP, the pH used was 2.5 for both drugs. In order to study antibiotic degradation and possible by-product formation, [SMX] of 100 mg L-1 and [CIP] of 50 mg L-1 were used. Through direct photolysis, total removal of the antibiotics occurred in 40 min for SMX and 120 min for CIP. In the photo-Fenton process complete removal of SMX occurred in 30 min, and CIP in 120 min. In the Fenton process no removal was achieved for any of the drugs evaluated. Photolysis kinetics were both first order, with K1 equal to 0.077 min-1 for SMX and 0.019 min-1 for CIP. The photo-Fenton kinetics were both first order, with K1 equal to 0.088 min-1 for SMX and 0.024 min-1 for CIP. In the photolysis and photo-Fenton treatments, a degradation products was found for each drug, the identification of these was not possible due to the lack of specific analytical techniques.
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