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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.3.2012.tde-03072013-105850
Document
Author
Full name
Alexandre Coelho da Silva d'Avila
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2012
Supervisor
Committee
Teixeira, Antonio Carlos Silva Costa (President)
Guardani, Roberto
Moraes, José Ermírio Ferreira de
Title in Portuguese
Degradação do pesticida amicarbazona em meio aquoso pelo processo TiO2/UV irradiado por luz solar.
Keywords in Portuguese
Amicarbazona
Fotocatálise heterogênea
Luz solar
Pesticidas
POA
Processos oxidativos avançados
Radiação UV
Reator coletor composto parabólico
TiO2
Abstract in Portuguese
Os processos oxidativos avançados (POAs) têm sido apontados como alternativa eficiente para a degradação de poluentes recalcitrantes. Entre os POAs, a fotocatálise utilizando luz solar vem sendo muito estudada tendo em vista sua aplicação no tratamento de efluentes aquosos contendo pesticidas. No presente trabalho, estudou-se a degradação do herbicida amicarbazona (AMZ) por meio do processo TiO2/UV em um reator com coletores parabólicos compostos irradiados por luz solar. Os experimentos foram realizados segundo uma matriz Doehlert para o estudo da influência da concentração inicial de AMZ (20-100 mg L-1), da concentração de catalisador (0,1-1 g L-1) e do número de tubos expostos à luz solar (1-9). Amostras retiradas ao longo do tempo foram analisadas quanto às concentrações de AMZ e de carbono orgânico total (TOC). As medidas radiométricas realizadas indicaram que a radiação UVB-UVA correspondeu em média a ca. 4% da radiação solar total incidente entre 310-2800 nm; a actinometria de ferrioxalato indicou fluxo fotônico médio de 3,58×10-5 mol fótons m-2 s-1 para dias ensolarados típicos. O processo TiO2/UV mostrou-se eficiente para degradação do pesticida, que foi totalmente removido antes de 45 minutos de tratamento, para as seguintes condições: [AMZ]0=21,3 mg L-1; [TiO2]=0,5 g L-1; e 7 tubos. Contudo, nesse caso houve apenas ca. 24% de mineralização e na grande maioria dos casos os valores de TOC permaneceram praticamente constantes, o que indica a formação de sub-produtos recalcitrantes, cuja toxicidade e biodegradabilidade devem ser caracterizadas. A análise estatística dos resultados confirma os efeitos importantes da concentração inicial do pesticida e do número de tubos expostos (volume irradiado), cujo aumento permite compensar a menor incidência de radiação solar. Em alguns experimentos os resultados sugeriram que a degradação da AMZ foi favorecida pela maior concentração de TiO2. Na grande maioria dos casos os valores de ACM foram inferiores a 50 m2 kg-1, o que torna este parâmetro interessante para aumento de escala de processos fotocatalíticos irradiados por luz solar empregados no tratamento de efluentes aquosos contendo amicarbazona.
Title in English
Degradation of the herbicide amicarbazone in aqueous solution by the solar irradiated TiO2-UV process.
Keywords in English
Advanced oxidative processes
Amicarbazone
AOP
CPC
Heterogeneous photocatalysis
Pesticides
Radiation UV
Reactor compound parabolic collector
Solar light
TiO2
Abstract in English
Advanced oxidative processes (AOP) have been considered as an efficient alternative for the degradation of recalcitrant pollutants. Photocatalysis using solar radiation has been studied for the treatment of wastewaters containing pesticides. In this work, the degradation of the herbicide amicarbazone (AMZ) by the TiO2/UV process was studied in a reactor equipped with compound parabolic collectors irradiated by solar light. The experiments were carried out according to a Doehlert matrix to study the effects AMZ initial concentration (20-100 mg L-1), catalyst concentration (0.1-1 g L-1), and number of tubes exposed to solar light (1-9). Samples were analyzed for AMZ and total organic carbon (TOC) concentrations. Radiometric measurements indicated that UVB-UVA radiation corresponded in average to about 4% of the solar radiation between 310-2800 nm; ferrioxalate actinometry resulted in an average photonic flux of 3.58×10-5 mol fótons m-2 s-1 for typical sunny days. The TiO2/UV process showed to be efficient for the degradation of the pesticide, which was completely removed before 45 minutes of treatment, for the following conditions: [AMZ]0=21.3 mg L-1; [TiO2]=0.5 g L-1; and 7 tubes. However, in this case only ca. 24% of mineralization was achieved, and in most cases TOC values remained practically constant, indicating the formation of recalcitrant by-products whose toxicity and biodegradility should be characterized. Statistical analysis of the results confirmed important effects of pesticide initial concentration and number of tubes exposed (irradiated volume), whose increase enables to compensate the lower incidence of solar radiation. Some experimental results suggested that AMZ degradation was favored by higher TiO2 concentrations. In most cases the values of ACM were lower than 50 m2 kg-1, in such a way that this parameter is interesting for scale-up of solar irradiated photocalytic processes used in the treatment of amicarbazone-containing wastewaters.
 
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Publishing Date
2013-07-11
 
WARNING: The material described below relates to works resulting from this thesis or dissertation. The contents of these works are the author's responsibility.
  • TEIXEIRA, A.C.S.C., and Silva d´Avila, A. C. Degradation of the herbicide amicarbazone in aqueous solution by the solar irradiated TiO2-UV process. In 7th European Meeting on Solar Chemistry and Photocatalyis: Environmental Applications (SPEA 7) (resumo expandido), Porto-Portugal, 2012. Proceedings., 2012. Abstract.
  • TEIXEIRA, A.C.S.C., e Silva d´Avila, A. C. Degradação do pesticida amicarbazona em meio aquoso pelo processo TiO2/UV irradiado por luz solar. In XIX Congresso Brasileiro de Engenharia Química (COBEQ 2012), Búzios (RJ), 2012. Anais-ISSN 2178-3659., 2012.
  • TEIXEIRA, A.C.S.C., e Silva d´Avila, A. C. Degradação do pesticida amicarbazona em solução aquosa por meio de processo fotocatalítico solar. In VI Encontro sobre Aplicações Ambientais de Processos Oxidativos Avançados (VI EPOA), Rio de Janeiro, 2011. Anais., 2011. Resumo.
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