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Fotocatálise heterogênea na degradação de eritromicina

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Fotocatálise heterogênea na degradação de eritromicina

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Título Fotocatálise heterogênea na degradação de eritromicina
Autor Ramos, Laura Franzen
Orientador Bernardes, Andrea Moura
Co-orientador Silva, Salatiel Wohlmuth da
Data 2016
Nível Graduação
Instituição Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Escola de Engenharia. Instituto de Pesquisas Hidráulicas. Curso de Engenharia Ambiental.
Assunto Fotocatálise
Fotólise
Processos oxidativos avançados
[en] Advanced oxidation processes
[en] Direct photolysis;
[en] Erythromycin.
[en] Heterogeneous photocatalysis;
Resumo Uma parcela significativa de produtos químicos não é monitorada no ambiente nem tem regulamentação, como é o caso de muitos contaminantes de preocupação emergente. Entre eles, estão os antibióticos, que, acredita-se, contribuem para o desenvolvimento e disseminação de resistência bacteriana. A eritromicina é um antibiótico frequentemente identificado no ambiente, fazendo parte dos 10 grupos de substâncias prioritárias para monitoramento na União Europeia. Considerando que métodos convencionais de tratamento de efluentes frequentemente não removem totalmente esses poluentes, é necessário estudar outros métodos, como os processos oxidativos avançados. O presente estudo analisou o processo de fotocatálise heterogênea (FH) na remoção de eritromicina, avaliando a influência do fluxo de fótons emitido pelas lâmpadas de vapor de mercúrio de alta pressão de 125W (configuração FH1) e de 250W (FH2). Com o intuito de verificar se a eritromicina é passível de fotodegradação, foram realizados ensaios de fotólise direta (FD) utilizando a lâmpada de 250W. Os resultados mostraram que a lâmpada de 125W apresentou um menor fluxo de fótons que chega à superfície do catalisador e uma menor absorção pela solução inicial, quando comparado com os resultados obtidos para a lâmpada de 250W, o que irá influenciar na remoção e na rota de degradação da eritromicina. A redução de DQO ao final do tempo de tratamento (240min) foi de 10%, 19% e 49% para as configurações FH1, FH2 e FD enquanto que o COT apresentou redução de 3%, 27% e 46%, respectivamente. As configurações apresentaram uma cinética de primeira ordem com valores de constantes de reação de 0,0002min-1, 0,0013min-1 e 0,0025min-1 para FH1, FH2 e FD, respectivamente. Quanto ao consumo energético, as configurações que consumiram menos energia foram, em ordem, FD, FH2 e FH1. Observou-se ainda uma redução de pH durante os experimentos, o que pode ser indicativo da formação de subprodutos ácidos. Os melhores resultados apresentados por FH2 quando comparados com FH1 podem ser explicados pelo maior fluxo de fótons que atinge a superfície do catalisador e pela maior absorção de fótons da solução inicial, o que leva a uma maior remoção de eritromicina, tanto por radicais hidroxila gerados pelo processo de FH, quanto por fototransformação. Por outro lado, a configuração FD apresentou melhores resultados na degradação da eritromicina quando comparados com FH2. Sendo assim, é necessário investigar melhor o processo de FD e os caminhos de degradação da eritromicina. Além disso, é essencial avaliar a possível toxicidade dos produtos gerados nos processos antes que eles possam ser considerados uma alternativa para a remoção de eritromicina, e, especialmente, antes de sua utilização em efluentes reais.
Abstract A significant number of chemicals used nowadays are not monitored in the environment nor do they have their emission regulated. This is the case for many contaminants of emerging concern, among which are antibiotics, whose presence may contribute to the development and spread of bacterial resistance. Erythromycin is an antibiotic that has often been identified in the environment and it is among the 10 priority groups of substances for monitoring in the European Union. Considering that conventional methods for effluent treatment fail to completely remove these pollutants, other methods, such as advanced oxidative processes, must be studied. The present study analyzed the process of heterogeneous photocatalysis applied to the removal of erythromycin, and evaluated the influence of the photon flux emitted by 125W or 250W high pressure mercury-vapor lamps (configurations FH1 and FH2, respectively). Direct photolysis (FD) assays were also performed using the 250W lamp, in order to evaluate if erythromycin can undergo photodegradation. Results showed that the 125W lamp provided a lower photon flux reaching the catalyst, as well as a lower UV absorption by the initial solution than the 250W lamp, which will influence erythromycin removal and degradation pathways. The COD reduction at the end of treatment time (240min) was 10%, 19% and 49% for FH1, FH2 and FD configurations. COT presented a 3%, 27% and 46% reduction, respectively. All configurations presented first-order kinetics, with reaction constants values of 0.0002, 0.0013 and 0.0025min-1. Considering energy consumption, the best configurations followed the order: FD>FH2>FH1 respectively. During the experiments, there was also a pH reduction, which may be indicative of acid by-products formation. The better TOC and COD reductions for FH2 in comparison to FH1, can be explained by the higher photon flux reaching the catalyst surface, as well as the higher photon absorption by the initial solution, which leads to a higher erythromycin removal, both by hydroxyl radicals generated in the heterogeneous photocatalysis process and by phototransformation. On the other hand, FD resulted in a better erythromycin removal compared to FH2, which was not initially expected. Hence, further investigation of the direct photolysis process and erythromycin degradation pathways is required. Furthermore, it essential to evaluate the possible toxicity of products generated during the different processes, before the studied processes can be considered an alternative for the removal of erythromycin, and, especially, before they are applied to actual effluents.
Tipo Trabalho de conclusão de graduação
URI http://hdl.handle.net/10183/156549
Arquivos Descrição Formato
001017553.pdf (1.179Mb) Texto completo Adobe PDF Visualizar/abrir

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