Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/44873
ORCID:  http://orcid.org/0000-0002-8765-2727
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Embargado
Embargo Date: 2027-02-18
Title: Avaliação do uso isolado e combinado de oxidantes sob radiação UV-C para degradação de microcontaminantes orgânicos em efluente sanitário terciário em meio ácido (pH 3)
Alternate title (s): Evaluation of the isolated and combined use of oxidants under UV-C radiation for the degradation of organic microcontaminants in tertiary sanitary effluent in acidic medium (pH 3)
Author: Santos, Gabrielly Machado dos
First Advisor: Trovó, Alam Gustavo
First member of the Committee: Amaral, Camila Costa de Amorim
Second member of the Committee: Cardoso, Vicelma Luiz
Summary: Durante a pandemia do Covid-19, houve um aumento no consumo de medicamentos como a colchicina (COL) e a nitazoxanida (NTZ), o que resultou no aumento de suas concentrações em matrizes aquáticas. Assim, estudos avaliando a aplicação de processos oxidativos avançados como uma etapa complementar aos processos convencionais utilizados em uma estação de tratamento de esgoto são necessários para a degradação desses compostos e de outros microcontaminantes orgânicos. Sendo assim, o presente trabalho utilizou a ferramenta de otimização multivariada - Planejamento de Mistura (PM) para avaliar a influência da concentração (0-500 μM) dos oxidantes peróxido de hidrogênio (H2O2), persulfato (S2O82-) e hipoclorito (OCl-) na degradação simultânea de COL e NTZ (325 nM, de cada) em efluente sanitário terciário em meio ácido (pH 3,0) e sob radiação UV-C. Aplicando o PM foi possível verificar que o H2O2 (500 μM) isolado apresentou um desempenho superior na degradação simultânea dos compostos alvos se comparado aos oxidantes combinados. Foram conduzidos experimentos cinéticos em condições otimizadas, além de experimentos de controle (fotólise e oxidação no escuro). Em condições otimizadas, os compostos alvo apresentaram uma degradação acima de 92% após 20 minutos de irradiação. Esse resultado demonstra a eficácia aprimorada do processo, devido à geração dos radicais hidroxila (HO•). Em contraste, a ação do oxidante no escuro que resultou em apenas 17% de degradação, enquanto a fotólise atingiu 30% no mesmo período experimental. A espectrometria de massas possibilitou a identificação de quatro produtos de transformação da NTZ após a aplicação do processo UV-C/ H2O2, dos quais dois são inéditos na literatura. Esses produtos juntamente com os da COL e de outros componentes da matriz, os quais não foram identificados, não demonstraram efeitos tóxicos no efluente, levando em conta os parâmetros de fitotoxicidade em Lactuca Sativa e os citotóxicos em Azospirillum Brasilense e UFU-13. No entanto, foram notados efeitos citotóxicos em Saccharomyces Cerevisiae. Tais resultados mostram a importância de se otimizar as condições operacionais para determinar quais deles afetam positivamente a degradação e definir a melhor condição que proporciona a máxima eficiência de degradação; pré-requisitos para uma ampliação de escala de tratamento.
Abstract: During the Covid-19 pandemic, there was an increase in the consumption of drugs such as colchicine (COL) and nitazoxanide (NTZ), which resulted in an increase in their concentrations in aquatic matrices. Therefore, studies evaluating the application of advanced oxidative processes as a complementary step to the conventional processes used in a sewage treatment plant are necessary for the degradation of these compounds and other organic microcontaminants. Therefore, the present work used the multivariate optimization tool - Mixture Planning (PM) to evaluate the influence of the concentration (0-500 μM) of the oxidants hydrogen peroxide (H2O2), persulfate (S2O82-) and hypochlorite (OCl-) on the simultaneous degradation of COL and NTZ (325 nM, each) in tertiary sanitary effluent in acidic medium (pH 3.0) and under UV-C radiation. Applying the PM, it was possible to verify that H2O2 (500 μM) alone presented a superior performance in the simultaneous degradation of the target compounds when compared to the combined oxidants. Kinetic experiments were conducted under optimized conditions, in addition to control experiments (photolysis and oxidation in the dark). Under optimized conditions, the target compounds showed a degradation above 92% after 20 minutes of irradiation. This result demonstrates the improved efficiency of the process, due to the generation of hydroxyl radicals (HO•). In contrast, the action of the oxidant in the dark resulted in only 17% degradation, while photolysis reached 30% in the same experimental period. Mass spectrometry allowed the identification of four transformation products of NTZ after the application of the UV-C/ H2O2 process, two of which are new in the literature. These products, together with those of COL and other components of the matrix, which were not identified, did not demonstrate toxic effects in the effluent, taking into account the phytotoxicity parameters in Lactuca Sativa and the cytotoxic ones in Azospirillum Brasilense and UFU-13. However, cytotoxic effects were observed in Saccharomyces Cerevisiae. These results show the importance of optimizing the operational conditions to determine which of them positively affect the degradation and to define the best condition that provides the maximum degradation efficiency; prerequisites for an expansion of the treatment scale.
Keywords: processo oxidativo avançado
advanced oxidative process
otimização multivariada
multivariate optimization
toxicidade
toxicity
colchicina
colchicine
nitazoxanida
nitazoxanide
efluente sanitário terciário
tertiary sanitary effluent
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA::ANALISE DE TRACOS E QUIMICA AMBIENTAL
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Química
Quote: SANTOS, Gabrielly Machado dos. Avaliação do uso isolado e combinado de oxidantes sob radiação UV-C para degradação de microcontaminantes orgânicos em efluente sanitário terciário em meio ácido (pH 3). 120 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2025.101
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2025.101
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/44873
Date of defense: 13-Feb-2025
Sustainable Development Goals SDGs: ODS::ODS 3. Saúde e bem-estar - Assegurar uma vida saudável e promover o bem-estar para todos, em todas as idades.
ODS::ODS 6. Água potável e saneamento - Garantir disponibilidade e manejo sustentável da água e saneamento para todos.
ODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação.
ODS::ODS 11. Cidades e comunidades sustentáveis - Tornar as cidades e os assentamentos humanos inclusivos, seguros, resilientes e sustentáveis.
ODS::ODS 12. Consumo e produção responsáveis - Assegurar padrões de produção e de consumo sustentáveis.
ODS::ODS 14. Vida na água - Conservação e uso sustentável dos oceanos, dos mares, e dos recursos marinhos para o desenvolvimento sustentável.
ODS::ODS 15. Vida terrestre - Proteger, recuperar e promover o uso sustentável dos ecossistemas terrestres, gerir de forma sustentável as florestas, combater a desertificação, deter e reverter a degradação da Terra e deter a perda da biodiversidade.
ODS::ODS 17. Parcerias e meios de implementação - Fortalecer os meios de implementação e revitalizar a parceria global para o desenvolvimento sustentável.
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