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Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Degradação da matéria orgânica presente em chorume de aterro sanitário e de ciprofloxacino por processos de oxidação avançada
Author: Silva, Valdislaine Maria da
First Advisor: Trovó, Alam Gustavo
First member of the Committee: Andrade, Leonardo Santos
Second member of the Committee: Batista, Alex Domingues
Summary: Neste trabalho foi avaliada a influência da composição do chorume na eficiência de mineralização da matéria orgânica pelo processo foto-Fenton. Primeiramente foram avaliados processos de coagulação-floculação, sendo comparado o uso de dois coagulantes (FeCl3 e Al2(SO4)3) e determinada a melhor concentração do íon em pH 3, monitorando-se a remoção da cor, turbidez e carbono orgânico dissolvido. A concentração de 240 mg L-1 de Fe3+ foi escolhida como ótima, sendo obtido 60% e 80% de remoção de cor e turbidez, respectivamente. Por outro lado, houve apenas 11% de remoção de carbono orgânico dissolvido. Assim, foi necessário o acoplamento com outro processo para mineralização da matéria orgânica. Neste contexto, o processo foto-Fenton foi aplicado isoladamente ou combinado ao processo de coagulação-floculação, visando a mineralização da matéria orgânica. A influência da concentração de Fe2+ (50, 100 e 200 mg L-1) foi avaliada durante a mineralização da matéria orgânica pelo processo foto-Fenton isolado, sendo determinada como melhor condição 100 mg L-1 de Fe2+. Posteriormente, foi avaliada a influência da composição da matriz (turbidez e cor, bem como a presença dos íons inorgânicos cloreto e sulfato) sobre a eficiência de mineralização pelo processo foto-Fenton. Foi observado que a composição não reduz a eficiência de mineralização, mas influencia significativamente o tempo de reação e consumo de H2O2. Assim, o melhor protocolo é o tratamento de coagulação-floculação (remoção de cor e turbidez) antes da aplicação do processo foto-Fenton para a mineralização da matéria orgânica, desde que a mesma eficiência de mineralização (73 ± 3%) foi obtida consumindo apenas 17% do tempo e 7% do H2O2 para o tratamento do lixiviado bruto. Além disso, foram feitos experimentos avaliando diferentes processos (UV, H2O2/UV, Fe3+/UV, Fe2+/UV, Fe3+/H2O2, Fe2+/H2O2, Fe3+/H2O2/UV, Fe2+/H2O2/UV e TiO2/UV) e fontes de radiação (lâmpada germicida - UVC e lâmpada de luz negra - UVA), ambas com potência de 8W, na degradação do antibiótico ciprofloxacino. Foi observado que a degradação de ciprofloxacino foi fortemente influenciada pela fonte de radiação e pH utilizado. Dentre os processos avaliados, a fotocatálise heterogênea (TiO2/UVA ou UVC) e o processo foto-Fenton (Fe2+/H2O2/UVA ou Fe2+/H2O2/UVC) apresentaram os melhores resultados de degradação de ciprofloxacino, uma vez que sua concentração ficou abaixo do limite de quantificação do equipamento ( 0,12 mg L-1) após 10 min de tratamento. Somado a isso, durante a degradação de ciprofloxacino pelo processo Fe3+/H2O2/UVA foram identificados por LC-QTOF-MS/MS, três produtos de transformação, sendo um deles ainda não descrito na literatura. Finalmente, foi observado que os processos Fe2+/H2O2/UVC e TiO2/UVC foram os mais eficientes em relação a atividade antibacteriana contra Escherichia coli e Staphylococcus aureus, respectivamente.
Abstract: In this work the influence of the landfill leachate composition on the mineralization of the organic matter by photo-Fenton process was evaluated. Firstly, the coagulation-flocculation processes were evaluated, being compared the use of two coagulant (FeCl3 and Al2(SO4)3) and determined the better concentration of coagulant ion at pH 3, by monitoring of the removal of color, turbidity and dissolved organic carbon. The concentration of 240 mg L-1 Fe3+ was choosing as the best condition, and 60% and 80% of color and turbidity removal were reached, respectively. On the other hand, only 11% of dissolved organic carbon removal was obtained. So, is required a coupling with a second treatment aiming the mineralization. In this context, the photo-Fenton was applied as a treatment isolated or integrated to the coagulation-flocculation processes, aiming the mineralization of the organic matter. The influence of Fe2+ concentration (50, 100 and 200 mg L-1) on the efficiency of mineralization by isolated photo-Fenton process was evaluated, being determined 100 mg L-1 Fe2+ as the best condition. After, the role of the composition of sanitary landfill leachate on the mineralization by photo-Fenton process was evaluated. The composition of the matrix (turbidity and color, as well as presence of inorganic ions sulfate and chloride) does not reduce the efficiency of mineralization by photo-Fenton reactions, but influences significantly the reaction time and consumption of H2O2. Therefore, the best protocol is the pre-treatment of this effluent by coagulation-flocculation (removal of color and turbidity) before the photo-Fenton, since a similar efficiency of mineralization (73 ± 3%) was achieved using only 17% of the time and 7% of H2O2 necessary to the treatment of raw leachate treatment. In addition, experiments were carried out evaluating different processes (UV, H2O2/UV, Fe3+/UV, Fe2+/UV, Fe3+/H2O2, Fe2+/H2O2, Fe3+/H2O2/UV, Fe2+/H2O2/ UV and TiO2/UV) and different radiation sources of the same power – 8W (germicidal lamp - UVC and black light lamp - UVA), in the degradation of the antibiotic ciprofloxacin. It was observed that the ciprofloxacin degradation was strongly influenced by the radiation source and pH used. Among the processes evaluated, the heterogeneous photocatalysis (TiO2/UVA or UVC) and photo-Fenton process (Fe2 +/H2O2/UVC or Fe2 +/H2O2/UVA) showed the best results of ciprofloxacin degradation, since its concentration was below the quantification limit of equipment (0.12 mg L-1) after 10 min of treatment. Added to this, during the ciprofloxacin degradation by Fe3+/H2O2/UV were identified by LC-QTOF-MS/MS, three transformation products, one of them not yet reported in the literature. Finally, it was observed that the Fe2+/H2O2/TiO2 and TiO2/UVC were the most effective for antibacterial activity against Escherichia coli and Staphylococcus aureus, respectively.
Keywords: Química
Química ambiental
Águas residuais - Purificação - Floculação
Toxicidade
Coagulação-floculação
Antibiótico
Foto-Fenton
Atividade antibacteriana
Coagulation-flocculation
Antibiotic
Photo-Fenton
Antibacterial activity
Toxicity
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Química
Quote: SILVA, Valdislaine Maria da. Degradação da matéria orgânica presente em chorume de aterro sanitário e de ciprofloxacino por processos de oxidação avançada. 2016. 122 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2016.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/17863
Date of defense: 18-Jul-2016
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Química

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