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ORCID:  http://orcid.org/0000-0002-0353-6463
Tipo de documento: Tese
Tipo de acceso: Acesso Aberto
Título: Potencial do processo foto-Fenton como etapa complementar ao tratamento de esgoto urbano e efluentes de indústria agroquímica
Título (s) alternativo (s): Potential of photo-Fenton process as a complementary step to the treatment of urban sewage and agrochemical industry effluent
Autor: Gomes Júnior, Oswaldo
Primer orientador: Trovó, Alam Gustavo
Primer miembro de la banca: Lopes, Osmando Ferreira
Segundo miembro de la banca: Vieira, Patrícia Angélica
Tercer miembro de la banca: Dantas, Renato Falcão
Cuarto miembro de la banca: Guimarães, José Roberto
Resumen: Neste trabalho foi avaliado o potencial do processo foto-Fenton como etapa complementar ao tratamento de esgoto urbano visando a degradação de ciprofloxacino (CIP) (3,3 mg L–1) e de fipronil (FIP) (1,0 mg L–1). Além disso, este processo foi avaliado como tratamento alternativo para a descontaminação e redução da toxicidade de um efluente agroquímico contendo 403 mg L–1 de ametrina (AMT), 2153 mg L–1 de atrazina (ATZ), 2936 mg L–1 de imidaclopride (IMD) e 3354 mg L–1 de tebuthiuron (TBT). Inicialmente, foi feito um estudo de avaliação dos parâmetros operacionais do processo foto-Fenton modificado para degradação de CIP e FIP em condições próximas às ambientais: pH, fonte e concentração de ferro e, razão molar Fe3+/ligante. Em água destilada, pH 6,0–6,5 foi obtido 90% de degradação de CIP (usando 10 µmol L–1 de FeCit) e 98% de degradação de FIP (usando 32 µmol L–1 de FeCit) na razão molar Fe3+/citrato 1:3. Em efluente de estação de tratamento de esgoto (ETE) e pH 6,0, houve 83% de degradação de FIP. Contudo, foi necessário aumentar a concentração de FeCit em 6 vezes (192 µmol L–1) devido a interferência da matéria orgânica natural e dos íons inorgânicos presentes no efluente de ETE. Foram identificados três produtos de transformação (PT) de CIP e, oito PT de FIP. Os resultados revelaram, que a degradação de CIP e FIP através do processo foto-Fenton ocorreu preferencialmente via ataque HO• no anel piperazina do CIP e anel pirazol do FIP. Para o tratamento de efluente agroquímico, inicialmente foi aplicado os processos de coagulação-floculação-decantação utilizando 8 mmol L-1 de Fe(NO3)3, responsável por 99% de remoção de cor e turbidez. Em seguida, foi aplicado o processo foto-Fenton resultando em efetiva degradação dos pesticidas ([AMT, ATZ, IMD e TBT] ≤ 10 µg L–1 (utilizando 2 mmol L–1 de FeOx e luz solar)). Além disso, houve redução de 79% de DQO e 71% de DBO5. Foi observado que o uso de radiação solar no processo foto-Fenton aumentou a cinética de degradação dos compostos-alvo quando comparado aos experimentos com radiação de luz negra. O monitoramento da toxicidade aguda (mortalidade de moscas D. melanogaster (para FIP) e a inibição da luminescência das bactérias V. fischeri (para o efluente agroquímico)) indicou que o processo foto-Fenton além de ser efetivo na degradação dos contaminantes, também foi eficaz na redução da toxicidade. De forma geral, os resultados mostraram que o processo foto-Fenton foi viável para degradação de CIP e FIP tanto na simulação em água destilada quanto em efluente de ETE e, também para o tratamento de efluente agroquímico.
Abstract: This work evaluated the potential of photo-Fenton process as a complementary step to the treatment of urban sewage aiming at the degradation of ciprofloxacin (CIP) (3.3 mg L–1) and fipronil (FIP) (1.0 mg L–1). In addition, this process was evaluated as an alternative treatment for decontamination and toxicity reduction of an agrochemical effluent containing 403 mg L–1 of ametrine (AMT), 2153 mg L–1 of atrazine (ATZ), 2936 mg L–1 of imidacloprid (IMD) and 3354 mg L–1 of tebuthiuron (TBT). Initially, a preliminary study was carried out to evaluate the influence of operational parameters (pH, source and iron concentration and, molar Fe3+/ligand ratio) on the performance of the modified photo-Fenton process for the degradation of CIP and FIP at near to environmental conditions. 90% of CIP degradation were obtained in distilled water at pH 6.0–6.5 using 10 μmol L–1 of FeCit while 98% of FIP degradation (using 32 μmol L–1 of FeCit) were obtained using the molar Fe3+/citrate ratio equivalent to 1:3. 83% of FIP degradation was obtained in sewage treatment plant effluent (STP) at pH 6.0. However, FeCit concentration had to increase 6 times (192 μmol L–1) to reach this efficiency due to the influence of organic matter and inorganic ions present in the STP effluent. Three and eight transformation products (TP) were detected for CIP and FIP, respectively. Results revealed that the degradation of CIP and FIP through the photo-Fenton process occurred preferentially via HO• attack on the piperazine ring of CIP and the pyrazole ring of FIP. The treatment of the agrochemical effluent initially occurred via coagulation-flocculation-settling (using 8 mmol L–1 of Fe(NO3)3) and reached 99% removal of both color and turbidity. Then, the photo-Fenton process was applied resulting in effective degradation of pesticides ([AMT, ATZ, IMD and TBT] ≤ 10 μg L–1 (using 2 mmol L–1 of FeOx and sunlight)). In addition, 79% and 71% reduction of chemical oxygen demand (COD) and biological oxygen demand (BOD5), respectively, were obtained. The use of solar radiation in the photo-Fenton process enhanced degradation kinetics of target compounds when compared to experiments performed under black light lamps. Acute toxicity monitoring (mortality of the D. melanogaster flies (for FIP) and the inhibition of luminescence emitted by V. fischeri (for the agrochemical effluent)) indicated that the photo-Fenton process was effective in the degradation of CIP and FIP as well as for toxicity reduction. In general, these results show that the photo-Fenton process is a viable alternative for the degradation of emerging contaminants in distilled water and STP effluent and, also for the treatment of agrochemical effluent.
Palabras clave: Contaminantes de preocupação emergente
Contaminants of emerging concern
Fármacos
Pharmaceuticals
Pesticidas
Pesticides
Processos Oxidativos Avançados
Advanced oxidation process
Luz solar
Sunlight
Toxicidade
Toxicity
Produtos de transformação
Transformation products
Área (s) del CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA::ANALISE DE TRACOS E QUIMICA AMBIENTAL
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::TRATAMENTO DE AGUAS DE ABASTECIMENTO E RESIDUARIAS::TECNICAS AVANCADAS DE TRATAMENTO DE AGUAS
Tema: Química
Idioma: por
País: Brasil
Editora: Universidade Federal de Uberlândia
Programa: Programa de Pós-graduação em Química
Cita: GOMES JÚNIOR, Oswaldo. Potencial do processo foto-Fenton como etapa complementar ao tratamento de esgoto urbano e efluentes de indústria agroquímica. 2021. 167 f. Tese (Doutorado em Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2021. http://doi.org/10.14393/ufu.te.2021.5533.
Identificador del documento: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2021.5533
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/32696
Fecha de defensa: 30-jul-2021
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