Tratamento de Efluente Contaminado por Fármacos, utilizando Fotocatálise Heterogênea Ativada por TiO2/Radiação Solar

Leandro Silva; Geralda De Lima; Carlos Antônio De Lima

doi:10.5433/got.2024.v10.50526

Autores

Leandro Silva Universidade Estadual da Paraíba https://orcid.org/0009-0002-1604-0667
Geralda De Lima Universidade Estadual da Paraíba https://orcid.org/0000-0002-3405-5507
Carlos Antônio De Lima Universidade Estadual da Paraíba https://orcid.org/0000-0002-1301-6066

DOI:

https://doi.org/10.5433/got.2024.v10.50526

Palavras-chave:

Riscos ambientais, contaminante emergente, fotodegradação

Resumo

Os Processos fotocatalíticos são muito importantes, pois podem tratar contaminantes emergentes presentes no meio ambiente. Devido a sua eficiência, à aplicação associando semicondutores pode catalisar a reação para degradar contaminantes de estruturas complexas. Os fármacos são considerados contaminantes emergentes, e mesmo em pequenas quantidades podem trazer sérios riscos à saúde humana, aos animais e ao meio ambiente. O objetivo deste artigo foi elaborar um estudo para tratar efluentes do fármaco oxitetraciclina, através de fotocatálise heterogênea, ativada por dióxido de titânio, assistido por UV natural, em meios oxigenados (por processos de agitação e aeração), considerando aspectos ambientais fundamentais de lançamento no meio ambiente. O efluente de oxitetraciclina foi caracterizado e quantificado através de observações no espectrofotómetro UV Vis Pro 700, onde foi delimitado à área do espectro da oxitetraciclina, as observações que quantificam a degradação do efluente, foram ajustadas para = 370, do espectro de absorbância. O reator fotocatalítico foi abastecido com 1 litro do efluente de oxitetraciclina, equivalente a 20 mg/l, variando em ensaios com pH-5, pH-9, pH-7. Concluindo que o processo de fotocatálise heterogênea (TiO₂/UV-natural) em meios aquosos oxigenados é muito eficiente em degradar efluentes de oxitetraciclina, degradando 20 mg/l de oxitetraciclina (100% do efluente) no intervalo de tempo de 1 hora de reação fotocatalítica; apresentando-se como uma alternativa promissora para a degradação deste tipo de contaminante.

Downloads

Não há dados estatísticos.

Biografia do Autor

Leandro Silva, Universidade Estadual da Paraíba

.

Geralda De Lima, Universidade Estadual da Paraíba

Possui graduação em Engenharia Química pela Universidade Federal da Paraíba (1988), mestrado em Engenharia Química pela Universidade Federal da Paraíba (1993), doutorado em Engenharia Mecânica pela Universidade Federal da Paraíba (2002) e Especialização em Pericia, Auditoria e Gestão Ambiental(2018) pelo IPOG(Instituto de Pós Graduação). Atualmente é professora do Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental da Universidade Estadual da Paraíba(UEPB), atuando nos cursos de graduação e pós-graduação e coordenadora adjunta do curso de Engenharia Sanitaria e Ambiental.

Carlos Antônio De Lima, Universidade Estadual da Paraíba

Possui graduação em Engenharia Química pela Universidade Federal da Paraíba (1988), mestrado em Engenharia Química pela Universidade Federal da Paraíba (1993) e doutorado em Engenharia Mecânica pela Universidade Federal da Paraíba (2002). Atualmente é professor Doutor Associado-B da Universidade Estadual da Paraíba (UEPB). Já foi coordenador dos cursos de Graduação em Química Industrial e do curso de Engenharia Sanitária e Ambiental da UEPB, atualmente é Coordenador Adjunto do Programa de Pós Graduação em Ciências e Tecnologia Ambiental (Mestrado e Doutorado) da UEPB. Tem experiência na área de Engenharia Sanitária e Ambiental, com ênfase em Transferência de Calor, Fontes Alternativas de Energia e Tratamento de efluentes, atuando principalmente nos seguintes temas: fotocatálise heterogênea, radiação solar e dessalinização de águas. Orienta alunos de graduação, mestrado e doutorado. Tem artigos publicados em periódicos nacionais e internacionais. Atua também como revisor de periódico indexado.

Referências

AGUERA, Ana; PLAZA-BOLAÑOS, Patricia; ACIÉN FERNÁNDEZ, Gabriel F. Removal of contaminants of emerging concern by microalgae-based wastewater treatments and related analytical techniques. In: VARJANI, Sunita; PANDEY, Ashok; LARROCHE, Christian; NGO, Huu Hao (ed.). Current developments in biotechnology and bioengineering. Amsterdam: Elsevier, 2020. Chap. 20, p. 503–525, 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-819594-9.00020-6 DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-819594-9.00020-6

AZAM, Mudsser; KUMAR, Vijay; SIDDIQUI, K.; JAN, Arif Tasleem; SABIR, Jamal; REHMAN, Suriya; HAQ, Qazi Mohd Rizwanul. Pharmaceutical disposal facilitates the mobilization of resistance determinants among microbiota of pollut ed environment. Saudi Pharmaceutical Journal, Riyadh, Saudi Arabia, v. 28, n. 12, p. 1626 – 1634, 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jsps.2020.10.009 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jsps.2020.10.009

BERMÚDEZ, Laura A.; PASCUAL, Jaime M.; MARTINEZ, Maria Del Mar M.; CAPILLA, José Manuel P. Effectiveness of advanced oxidation processes in wastewater treatment: state of the art. Water, Basel, v. 13, n. 15, p. 2094, 2021. DOI: https://doi.org/10.3390/w13152094 DOI: https://doi.org/10.3390/w13152094

CABRERA-REINA, Alejandro; MARTÍNEZ-PIERNAS, Ana Belén; BERTAKIS, Nikolaos; XEKOUKOULOTAKIS, Nikolaos P.; AQUERA, A.; PÉREZ, José Antonio. TiO2 photocatalysis under natural solar radiation for the degradation of the carbapenem antibiotics imipenem and meropenem in aqueous solutions at pilot plant scale. Water Research, Oxford, v. 166, p. 115037, 2019. DOI: 10.1016/j.waters.2019.115037 DOI: https://doi.org/10.1016/j.watres.2019.115037

DE LIMA, Carlos Antônio Pereira; ARAUJO, Bruna A.; SILVA, Karyna S. da; SILVA, Camylla B.; LIMA, Geralda G. Cavalcante de; VIEIRA, Fernando F.; MEDEIROS, Keila M. Advanced oxidative process by heterogeneous photocatalysis for chemical laboratories effluents treatment. Desalination and Water Treatment, Hopkinton, MA, v. 174, p. 248–257, 2020. DOI: doi: 10.5004/dwt.2020.24894 DOI: https://doi.org/10.5004/dwt.2020.24894

ESKANDARI DAMANEH, Hadi; KHOSRAVI, Hassan; HABASHI, Khalil; TIEFENBACHER, John. The impact of land use and land cover changes on soil erosion in western Iran. Natural Hazards, Dordrecht, NL, v. 110, p. 2185-2205, 2022. DOI: https://doi.org/10.1007/s11069-021-05032-w DOI: https://doi.org/10.1007/s11069-021-05032-w

GABRIELS, Karen; WILLEMS, Patrick; VAN ORSHOVEN, Jos. A comparative flood damage and risk impact assessment of land use changes. Natural Hazards and Earth System Sciences, London, v. 22, n. 2, p. 395-410, 2022. DOI: https://doi.org/10.5194/nhess-22-395-2022 DOI: https://doi.org/10.5194/nhess-22-395-2022

GARCÍA-GARAY, Juan; FRANCO-HERERA, Andrés; MACHUCA-MARTÍNEZ, Fiderman. Wild microorganism and plankton decay in ballast water treatments by solar disinfection (SODIS) and advanced oxidation processes. Marine Pollution Bulletin, Oxford, v. 154, p. 111060, 2020. DOI: 10.1016/j.marpolbul.2020.111060 DOI: https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2020.111060

KALASH, Khairi R.; AL-FURAIJI, Mustafa H. Advanced oxidation of antibiotics polluted water using titanium dioxide in solar photocatalysis reactor. Journal of Engineering, Baghdad, Iraq, v. 26, n. 2, p. 1-13, 2020. DOI: https://doi.org/10.31026/j.eng.2020.02.01

MARGARITA-GUERRA, María; ARRIETA-PÉREZ, Rodinson; COLINA-MARQUEZ, José.. Modeling of a Solar Heterogeneous Photocatalytic Reactor with TiO2 for Treatment of Wastewater Contaminated By Albendazole. Ingeniería y Competitividad, Cali, Colômbia, v. 21, n. 2, 2019. DOI: https://doi.org/10.25100/iyc.v22i2i.8105 DOI: https://doi.org/10.25100/iyc.v21i2.8105

MARQUES, Fabielle C.; STUMBO, Alexandre M.; CANELA, Maria C. Estratégias e materiais utilizados em fotocatálise heterogênea para a geração de hidrogênio através da fotólise da água. Química Nova, São Paulo, SP, v. 40, n. 5, p. 561-571, 2017. DOI: https://doi.org/10.21577/0100-4042.20170015 DOI: https://doi.org/10.21577/0100-4042.20170015

NARDES, André de Barros; SANTOS, George H. Marques dos; SANTOS, Letícia Estefani Sousa; MARQUES, Mariana de Castro; ARAÚJO, Rafaela Aguiar; SOUSA, Ronilson Jardim. Energia Solar e sua Viabilização. Revista Ibero - Americanade Humanidades, Ciências e Educação, São Paulo, SP, v. 7, n. 10, p. 2535–2542, nov. 2021. DOI: https://doi.org/10.51891/rease.v7i10.2872 DOI: https://doi.org/10.51891/rease.v7i10.2872

PASCOAL, Salomão de Andrade; SILVA, Camylla Barbosa; SILVA, Karyna Steffane da; LIMA, Geralda G. Cavalcante de; MEDEIROS, Keila Machado de; LIMA, Carlos Antônio Pereira de. Treatment by TiO2/UV of wastewater generated in polymeric membranes production. Desalination and Water Treatment, Hopkinton, MA, v. 207, p. 30–42, 2020. DOI: doi: 10.5004/dwt.2020.26390 DOI: https://doi.org/10.5004/dwt.2020.26390

QIAN, Ruifeng.; ZONG, Huixin; SCHNEIDER, Jenny; ZHOU, Guanda; ZHAO, Ting; YONGLI, Li, H.; YANG, Jing; BAHNEMANN, Detlef; PAN, Jia Hong. Charge carrier trapping, recombination and transfer during TiO2 photocatalysis: an overview. Catalysis Today, Amsterdam, v. 335, p. 78–90, 2019. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cattod.2018.10.053 DOI: https://doi.org/10.1016/j.cattod.2018.10.053

RIAZ, Shahina; PARK, Soo-Jin. An overview of TiO2-based photocatalytic membrane reactors for water and wastewater treatments. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, Washington, US, v. 84, p. 23-41, 2019. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jiec.2019.12.021 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jiec.2019.12.021

RUDKE, Anderson P.; XAVIER, Ana Carolina F.; MARTINS, Leila D.; FREITAS, Edmilson D.; UVO, Cíntia B. B.; HALLAK, Ricardo; SOUZA, Rodrigo A. F.; DE ALMEIDA ALBUQUERQUE, Taciana T.; MARTINS, Jorge A. Landscape changes over 30years of intense economic activity in the upper Paraná River basin. Ecological Informatics, Amsterdam, v. 72, p. 101882, 2022. DOI: https://doi.org/10.1016/J.ECOINF.2022.101882 DOI: https://doi.org/10.1016/j.ecoinf.2022.101882

RUFINO, Maria S. Moura. Metodologia científica: determinação da atividade antioxidante total em frutas pela captura do radical livre DPPH. Fortaleza: Embrapa Agroindústria Tropical, 2007. (Embrapa Agroindústria Tropical. Comunicado técnico, 127).

SENTHIL RATHI, Balasubramani; SENTHIL KUMAR, Pumina; SHOW, Pau-Loke. A review on effective removal of emerging contaminants from aquatic systems: Current trends and scope for further research. Journal of Hazardous Materials, Amsterdam, v. 409, p. 124413, 2021. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.124413 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.124413

SIVARANJANEE, Rajendran; KUMAR, Pumina Senthil. A review on remedial measures for effective separation of emerging contaminants from wastewater. Environmental Technology & Innovation, Amsterdam, v. 23, p. 101741, 2021. DOI: https://doi.org/10.1016/j.eti.2021.101741 DOI: https://doi.org/10.1016/j.eti.2021.101741

SOTELO-CORNEJO Karen G.; ESPINOSA-PLASCENCIA, Angelica; GÁMEZ-BAYARDO, Sergio Gámez; PÉREZ-ÁLVAREZ, Adolfo; JIMÉNEZ-EDEZA, Maribel; GARCÍA-GALAZ, Alfonso; BERMÚDEZ-ALMADA, María del Carmen. Efecto de la fotolisis y pH en la degradación de la oxitetraciclina en sedimento y água marina. TIP Revista Especializada en Ciências Químico-Biológicas, México, MX, v. 24, n. 1, p. 23, 2021. DOI: https://doi.org/10.22201/fesz.23958723e.2021.369 DOI: https://doi.org/10.22201/fesz.23958723e.2021.369

SULAIMAN, Fadia; ALWARED, Abeer. Ability of Response Surface methodology to optimize photocatalytic degradation of amoxicillin from aqueous solutions using immobilized TiO2/sand. Journal of Ecological Engineering, Amsterdam, v. 23, n. 5, p. 293–304, 2022. DOI: https://doi.org/10.12911/22998993/147318 DOI: https://doi.org/10.12911/22998993/147318

TONG, Yindong; SUN, Jingjing; UDDIN, Minhaz; KONG, Xiangzhen; LIN, Yan; WANG, Mengzhu; ZHANG, Hefeng; XU, Xiwen; WU, Zhenyu. Perspectives and challenges of applying the water-food-energy nexus approach to lake eutrophication modelling. Water Security, Shanghai, China, v. 14, p. 100095, 2021. DOI: 10.1016/j.wasec.2021.100095 DOI: https://doi.org/10.1016/j.wasec.2021.100095

VARSHA, M.; SENTHIL KUMAR, Pumina; SENTHIL RATHI, Balasubramani. A review on recent trends in the removal of emerging contaminants from aquatic environment using low-cost adsorbents. Chemosphere, Amsterdam, v. 287, p. 132270, 2022. DOI: 10.1016/j.chemosfera.2021.132270 DOI: https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.132270

YAZDANBAKHSH, Ahmadreza; NEMATI, Reza, MASSOUDINEJ, Mohamadreza; JAFARI, Mohamadjavad; DASHTDAR, Masoomeh. Solar photodegradation of carbamazepine from aqueous solutions using a compound parabolic concentrator equipped with a sun tracking system. Open Chemistry, Warsaw, Poland, v. 17, n. 1, p. 477–484, Jan. 2019. DOI: https://doi.org/10.1515/chem-2019-0060 DOI: https://doi.org/10.1515/chem-2019-0060

ZAMMIT, Ian; VAIANO, Vicenzo; RIBEIRO, Ana R.; SILVA, Ádrian M. T.; MANAIA, Célia M.; RIZZO, Luigi. Immobilized cerium-doped zinc oxide as a photocatalyst for the degradation of antibiotics and the inactivation of antibiotic-resistant bacteria. Catalysts, Basel, v. 9, n. 3, p. 222, 2019. DOI: https://doi.org/10.3390/catal9030222 DOI: https://doi.org/10.3390/catal9030222

ZHANG, Wenlong; CHEN, Jun; WANG, Jichao; CUI, Cheng-Xing; WANG, Bingxing; ZHANG, Yuping. Impact of active chlorines and OH radicals on degradation of quinoline using the bipolar electro-fenton process. Water, Basel, v. 13, n. 2, p. 128, 2021. DOI: https://doi.org/10.3390/w13020128 DOI: https://doi.org/10.3390/w13020128