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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/37196
ORCID: | http://orcid.org/0000-0001-6259-2927 |
Document type: | Tese |
Access type: | Acesso Aberto |
Title: | Avaliação de diferentes complexos de ferro e oxidantes para a degradação da mistura de fipronil, oxibenzona e propilparabeno em efluente sanitário terciário sob radiação solar |
Alternate title (s): | Evaluation of different iron complexes and oxidants for the degradation of the mixture of fipronil, oxybenzone and propylparaben in tertiary sanitary effluent under solar radiation |
Author: | Marson, Eduardo Oliveira |
First Advisor: | Trovó, Alam Gustavo |
First member of the Committee: | Munoz, Rodrigo Alejandro Abarza |
Second member of the Committee: | Vieira, Patrícia Angélica |
Third member of the Committee: | Napoleão, Daniella Carla |
Fourth member of the Committee: | Andrade, Leonardo Santos |
Summary: | As estações de tratamentos de água e esgoto, as quais empregam processos clássicos, não foram projetadas para remoção de contaminantes de preocupação emergente. Dessa forma, o processo foto-Fenton solar foi avaliado como uma alternativa de tratamento complementar aos aplicados em uma estação de tratamento de esgoto, para a degradação simultânea dos compostos orgânicos fipronil, oxibenzona e propilparabeno, adicionados ao efluente visando alcançar a concentração de 100 µg L–1 de cada. Os ligantes ácido etilenodiaminotetracético (EDTA) e ácido etilenodiamino-N,N’-dissuccínico (EDDS) foram avaliados para aplicação no processo em pH 7,4 (natural da matriz). Inicialmente, para cada ligante, foi determinada a melhor condição experimental dos parâmetros operacionais (concentração de ferro, proporção molar ferro/ligante (Fe:L) e concentração de H2O2). Para FeEDTA, aplicando 100 µmol L–1 de ferro na proporção molar Fe:L de 1:1 e empregando 5,9 mmol L–1 de H2O2, obteve-se 97% de degradação da mistura após 65 min de tratamento. Embora a melhor concentração de ferro para ambos os ligantes tenha sido de 100 µmol L–1, o complexo de FeEDDS necessitou de uma maior proporção molar Fe:L (1:3) e menor concentração de H2O2 (1,5 mmol L–1), atingindo 88% de degradação média da mistura após 99 min de radiação. Nas melhores condições encontradas para concentração de ferro e proporção molar Fe:L para ambos os complexos de ferro, foi avaliada a aplicação de persulfato e peroximonosulfato no processo foto-Fenton solar modificado. Para as concentrações de persulfato avaliadas obtiveram-se degradações médias da mistura entre 20% e 40% após o final do processo. Isto, pois, o radical sulfato reage preferencialmente com compostos-alvo com alta densidade eletrônica, sofrendo também interferência dos ânions inorgânicos presentes no efluente. Para peroximonosulfato, apenas para 5,9 mmol L–1 foi possível obter uma degradação média da mistura de 95% para FeEDDS após 67 min de irradiação e 96% para FeEDTA após 14 min de irradiação. Entretanto, nesta concentração de peroximonosulfato houve redução do pH do meio reacional. Para o melhor oxidante (H2O2) efetuou-se bioensaios e estimativas de custo do processo. Os bioensaios com a mosca Drosophila melanogaster mostraram que a toxicidade da solução não tratada é devido à presença do fipronil, a qual foi reduzida após aplicação do processo foto-Fenton solar modificado utilizando ambos complexos. Os custos em escala laboratorial, por sua vez, sugeriram o complexo FeEDTA como opção mais viável economicamente para uma aplicação real, devido ao elevado custo do ligante EDDS. |
Abstract: | Water and sewage treatment plants, which employ classical processes, were not designed to remove contaminants of emerging concern. Thus, the solar photo-Fenton process was evaluated as an alternative complementary treatment to those applied in a sewage treatment plant, for the simultaneous degradation of organic compounds fipronil, oxybenzone and propylparaben, added to the effluent in order to reach a concentration of 100 µg L–1 of each. The ligands ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) and ethylenediamine-N,N’-dissuccinic acid (EDDS) were assessed for the process application at pH 7.4 (natural of the matrix). Initially, for each ligand, the best experimental condition of the operational parameters (iron concentration, iron/ligand molar ratio (Fe:L) and H2O2 concentration) was determined. For FeEDTA, applying 100 µmol L–1 of iron in a Fe:L molar ratio of 1:1 and using 5.9 mmol L–1 of H2O2, 97% of mixture degradation was obtained after 65 min of treatment. Although the best iron concentration for both ligands was 100 µmol L–1, the FeEDDS complex required a higher Fe:L molar ratio (1:3) and a lower H2O2 concentration (1.5 mmol L–1), reaching 88% average mixture degradation after 99 min of radiation. Under the best conditions found for iron concentration and Fe:L molar ratio for both iron complexes, the persulfate and peroxymonosulfate application in the modified solar photo-Fenton process were evaluated. For the evaluated persulfate concentrations, average degradations of the mixture between 20% and 40% were obtained after the end of the process. This is because the sulfate radical reacts preferentially with target compounds with high electronic density, also suffering interference from the inorganic anions present in the effluent. For peroxymonosulfate, only for 5.9 mmol L–1, it was possible to obtain 95% of average degradation of the mixture for FeEDDS after 67 min of irradiation and 96% for FeEDTA after 14 min of radiation. However, at this peroxymonosulfate concentration, there was a reduction in the reaction medium pH. For the best oxidant (H2O2), bioassays and process cost estimates were performed. Bioassays with the fly Drosophila melanogaster showed that the toxicity of the untreated solution is due to the presence of fipronil, which was reduced after application of the modified solar photo-Fenton process using both complexes. Costs on a laboratory scale, in turn, suggested the FeEDTA complex as the most economically viable option for a real application, due to the high cost of the EDDS ligand. |
Keywords: | Processos de Oxidação Avançada Foto-Fenton Contaminantes de preocupação emergente Toxicidade aguda Drosophila melanogaster Advanced oxidation processes Photo-Fenton Emerging concern contaminants Acute toxicity |
Area (s) of CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA::ANALISE DE TRACOS E QUIMICA AMBIENTAL |
Subject: | Química Oxidação Água - Estações de tratamento Esgotos - Contaminação Água - Contaminação |
Language: | por |
Country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal de Uberlândia |
Program: | Programa de Pós-graduação em Química |
Quote: | MARSON, Eduardo Oliveira. Avaliação de diferentes complexos de ferro e oxidantes para a degradação da mistura de fipronil, oxibenzona e propilparabeno em efluente sanitário terciário sob radiação solar. 2023. 176 f. Tese (Doutorado em Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2023. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2023.59. |
Document identifier: | http://doi.org/10.14393/ufu.te.2023.59 |
URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/37196 |
Date of defense: | 30-Jan-2023 |
Appears in Collections: | TESE - Química |
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