Oxidação eletroquímica avançada aplicada à remoção de antibiótico da água

Abstract

O desafio de remover contaminantes de preocupação emergente (CPE) de efluentes e da água reside no fato de que os tratamentos convencionais atualmente aplicados não foram projetados para a remoção destes contaminantes, fazendo com que estes atinjam as mais diversas matrizes no ambiente, incluindo a água potável. Dessa forma, esse trabalho avaliou a utilização de processos oxidativos avançados, como a oxidação anódica (OA), oxidação anódica com eletrogeração de peróxido OA-H₂O₂ e eletro-Fenton (EF), visando a remoção do antibiótico sulfametoxazol (SMX). O sistema foi operado em batelada com agitação, e como ânodo, para todos os processos, utilizou-se o diamante dopado com boro (DDB). Como cátodo para a OA utilizou-se o Ti/TiO₂RuO₂, já para OA-H₂O₂ e EF foi utilizado como cátodo o Ti/TiO₂RuO₂ envolto com feltro de carbono. Os parâmetros operacionais variados foram a densidade de corrente aplicada, a vazão de ar injetada e o controle ou não do pH. Os ensaios foram realizados em duplicata, com 20 mg L⁻¹ de SMX e adição de 4260 mg L⁻¹ de eletrólito de suporte (Na₂SO₄), além disso, para o EF foi utilizado 10 mg L⁻¹ de Fe₂SO₄.7H₂O. Os resultados encontrados apontaram que a densidade de corrente aplicada teve efeito direto no desempenho de todos os processos. Além disso, os ensaios foram conduzidos com uma corrente menor que a corrente limite, o que pode ter servido de fator limitante para a remoção e mineralização do SMX. Outro parâmetro importante foi o pH, servindo de limitador para o processo de EF. O consumo energético encontrado foi baixo para todos os processos, provavelmente associado ao sistema estar sendo operado abaixo da corrente limite, o que diminui as reações parasíticas, levando à baixos consumos de energia. Os melhores resultados de remoção do SMX foram encontrados quando empregado o EF valendo-se da geração homo e heterogênea de HO•.

The challenge of removing contaminants of emerging concern (CEC) from water and wastewater lies in the fact that conventional treatments currently applied were not designed to remove these contaminants, causing them to reach the most diverse matrices in the environment, including drinking water. Thus, this work evaluated the use of advanced oxidation processes, such as anodic oxidation (AO), anodic oxidation with electro generation of hydrogen peroxide (AO-H₂O₂) and electro-Fenton (EF), aiming the removal of the antibiotic sulfamethoxazole (SMX). The system was operated in batch mode with agitation, and boron- doped diamond (DDB) was used as anode in all processes. The Ti/TiO₂RuO₂ was used as the cathode for AO, while Ti/TiO₂RuO₂ wrapped with carbon felt was used for AO-H₂O₂ and EF. The varied operational parameters were the applied current density, the airflow injected and the control or not of the pH. The tests were performed in duplicate, with 20 mg L⁻¹ of SMX and the addition of 4260 mg L⁻¹ of support electrolyte (Na2SO4), in addition, for EF 10 mg L⁻¹ of Fe₂SO₄.7H₂O was used. The results found pointed out that the applied current density had a direct effect on the performance of all processes. Also, the tests were conducted with a current below the limiting current density, which may have served as a restrain factor for the removal and mineralization of the SMX. Another important parameter was the pH, serving as a limiter for the EF process. The energy consumption found was little for all processes, probably associated with the system being operated below the limiting current density, which reduces parasitic reactions, leading to low energy consumption. The best results for SMX removal were found when with the EF process using the homogeneous and heterogeneous generation of HO•