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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.75.2014.tde-04072014-080157
Documento
Autor
Nome completo
Sajjad Hussain
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2014
Orientador
Banca examinadora
Motheo, Artur de Jesus (Presidente)
Azevedo, Eduardo Bessa
Rezende, Maria Olimpia de Oliveira
Rodrigues, Christiane de Arruda
Zanoni, Maria Valnice Boldrin
Título em português
Comparação entre diferentes processos de degradação do antibiótico sulfametoxazol
Palavras-chave em português
contaminante emergente
degradação eletroquímico
sulfametoxazol
Resumo em português
A ocorrência de produtos farmacêuticos e de cuidados pessoais no meio ambiente tem levado a preocupações sobre seu impacto ambiental e à saúde pública. O sulfametoxazol (SMX) é um fármaco que tem sido encontrado amplamente no ambiente. Neste estudo foi verificada a eficácia de vários processos, a saber eletroquímico, eletroquímico foto assistido, fotoquímico, Fenton e foto-Fenton, para a degradação de SMX em solução aquosa. A degradação eletroquímica e eletroquímica foto assistida foram realizadas em uma célula de fluxo do tipo filtro-prensa, usando um ânodo dimensionalmente estável comercial com composição nominal Ti/Ru0,3Ti0,7O2. Durante ambos os processos, efeitos de diferentes parâmetros foram analisados, como a natureza do eletrólito, a concentração de eletrólito suporte (NaCl) e a densidade de corrente aplicada. Os experimentos fotoquímicos, Fenton e foto-Fenton foram realizados em um reator de vidro cilíndrico de compartimento único. O efeito das concentrações inicias de Fe2+ e de H2O2 foram estudados para os processos Fenton e foto-Fenton. Similarmente, o efeito do pH inicial, a concentração inicial do SMX e a temperatura foram investigados para todos os processos. A variação da concentração de SMX foi determinada por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) e a quantidade de matéria orgânica foi monitorada por análise de carbono orgânico total (COT). Os resultados obtidos indicaram que o SMX foi completamente degradado, porém, o COT foi apenas parcialmente removido em todos os processos. No período de tempo de ensaio estabelecido o aumento da densidade de corrente e da concentração de NaCl mais eficiente para a degradação e remoção de COT nos processos eletroquímicos. A quantidade de Fe2+ e H2O2 aumenta a eficiência do processo Fenton e foto-Fenton, e meio ácido foi favorável para todos os processos. O consumo de energia elétrica, baseado no parâmetro EEO (energia por ordem) mostrou que os processos eletroquímicos são energeticamente mais eficientes do que os fotoquímicos. As degradações acompanhadas por CLAE acoplado à espectrometria de massas, permitiu que vários intermediários fossem identificados, sendo então proposta uma sequência reacional para a degradação do SMX. O radical hidroxila e o cloro ativo atacam os anéis benzílico e isoxazólico, tendo sido demonstrado que os compostos iniciais formados foram os compostos hidrolisados e clorados. Os íons inorgânicos, tais como: NO3-, NH4+ e SO42-, também foram identificados durante os processos de degradação.
Título em inglês
Comparison between different processes for degradation of antibiotic sulfamethoxazole
Palavras-chave em inglês
electrochemical degradation
emerging contaminant
sulfamethoxazole
Resumo em inglês
The occurrence of pharmaceuticals and personal care products in the environment has raised concerns about their impact upon environmental and public health. Sulfamethoxazole (SMX) is a pharmaceutical that has been found widely in the environment. This study investigated the effectiveness of various processes such as electrochemical, photo assisted electrochemical, photochemical, Fenton photo-Fenton to SMX degradation in aqueous solution. The electrochemical and photo-assisted electrochemical degradations were performed in a filter press type flow cell using a dimensionally stable anode with nominal composition of Ti/Ru0.3Ti0.7O2. During both these processes the effects of different parameters were analyzed, such as, nature of the electrolyte concentration of the supporting electrolyte (NaCl) and the applied current density. The photochemical, Fenton and photo - Fenton experiments were carried out in a single compartment cylindrical glass reactor. The effects initial iron concentrations and H2O2 were studied for Fenton and photo-Fenton processes. Similarly the effect of initial pH, initial concentration of SMX and temperature were investigated for all processes. The variation of SMX concentration was determined by high performance liquid chromatography (HPLC) and the amount of organic matter was monitored by analysis of total organic carbon (TOC). The results indicated that SMX was completely degraded, but TOC was partially removed in all processes studied, during experimental period the increase of the current density and NaCl concentration enhanced the degradation and TOC removal in the electrochemical processes. The amount of iron and H2O2 increases the efficiency of Fenton and photo-Fenton processes and acidic media was favorable for all processes. The electrical energy consumption parameter based on EEO (energy per order) was also evaluated and it was observed that the electrochemical processes are more energetically efficient than the photochemical. The degradations followed by HPLC coupled with mass spectrometry, in which several intermediates were identified and proposed a reaction sequence for the degradation of SMX. The hydroxyl radical and active chlorine attack benzene and isoxazólico rings, and has been demonstrated that the initial compounds formed were hydrolyzed and chlorinated compounds. Inorganic ions such NO3-, NH4+ and SO42- were also identified during degradation processes.
 
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Data de Publicação
2014-08-25
 
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