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Thèse de Doctorat
DOI
https://doi.org/10.11606/T.75.2024.tde-11062024-084816
Document
Auteur
Nom complet
Leticia Mirella da Silva
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Carlos, 2024
Directeur
Jury
Motheo, Artur de Jesus (Président)
González, Ricardo Andrés Salazar
Navarro, Fabiola Martínez
Rodrigo, Manuel Andrés Rodrigo
Santos, Elisama Vieira dos
Titre en portugais
Tratamento eletroquímico para remover carbamatos de águas e solo
Mots-clés en portugais
clorato, peróxido de hidrogênio
dióxido de cloro
lavagem de solos
metomil
oxidação eletroquímica; metil parabeno
surfactantes
Resumé en portugais
A poluição de solos e águas por pesticidas pode ocorrer de diversas formas, seja pelo uso inadequado ou derramamento acidental no meio ambiente. Vários estudos são dedicados à recuperação desses recursos naturais. O metomil, um pesticida carbamato comum no Brasil, usado para controle de insetos, pode causar sérios problemas de interferência endócrina em animais e humanos. Diante disso, é necessário recuperar o meio afetado e torná-lo livre de orgânicos dissolvidos. Esta Tese abordou diferentes tratamentos eletroquímicos para remover carbamatos de águas e solos. Inicialmente, ensaios foram realizados com uma molécula modelo (metil parabeno- MeP) para entender o funcionamento de um reator eletroquímico. O estudo incluiu a análise de surfactantes na remoção de MeP em meio aquoso. Em seguida, tratamentos de metomil em meio aquoso e solo foram conduzidos utilizando reatores de fluxo impressos em impressora 3D para geração contínua de HClO3, H2O2, ClO2 e O3. Durante o estudo da remoção de MeP, investigou-se a influência de variáveis como densidade de corrente, pH e concentração de surfactante. Observou-se que altas densidades de corrente e pH básico favorecem a degradação de MeP. Concentrações elevadas de surfactantes podem reduzir a eficiência do processo de oxidação de MeP. O surfactante catiônico apresentou maior efeito interferente. No tratamento de metomil em meio ácido, íons persulfato favoreceram a sua remoção, e a concentração provocou alterações na cinética. No tratamento com dióxido de cloro em fluxo contínuo, foi produzido um fluxo de ClO2 eficiente na oxidação do metomil. Um reator eletroquímico com ânodo de MOM degradou o metomil, porém, com maior consumo energético. O uso contínuo de ozônio mostrou eficiência na oxidação de metomil quando ativado com luz UV e H2O2. No tratamento de solo contaminado sinteticamente, o uso contínuo de dióxido de cloro resultou na depleção total do metomil na solução simulada de lavagem de solos. Entretanto, a dosagem direta no solo teve desempenho reduzido, destacando a importância da otimização desses parâmetros. Dessa forma, esta Tese demonstra a viabilidade da remediação de águas residuárias e solo por meio de diferentes tecnologias eletroquímicas diretas ou mediadas por oxidantes gasosos.
Titre en anglais
Electrochemical treatment to remove carbamates from water and soil
Mots-clés en anglais
chlorate, hydrogen peroxide
chlorine dioxide
electrochemical oxidation
methomyl
methylparaben
soil washing
surfactants
Resumé en anglais
Soil and water pollution by pesticides can occur in different ways, either through improper use or accidental spillage into the environment. Several studies are dedicated to the recovery of these natural resources. Methomyl, a common pesticide of the carbamate class in Brazil, used to control insects, can cause serious problems, like endocrine interference in animals and humans. Because of this, it is necessary to recover the affected medium and make it free of dissolved organics. This thesis addressed different electrochemical treatments to remove carbamates from water and soil. Initially, tests were carried out with a model molecule (methyl paraben-MeP) to understand the functioning of an electrochemical reactor. The study included the analysis of surfactants in the removal of MeP in an aqueous medium. Then, methomyl treatments in aqueous medium and soil were conducted using 3D-printed flow reactors for continuous generation of HClO3, H2O2, ClO2 and O3. During the study of MeP removal, the influence of variables such as current density, pH, and surfactant concentration was investigated. It was observed that high current densities and basic pH favor MeP degradation. High concentrations of surfactants can reduce the efficiency of the MeP oxidation process. The cationic surfactant showed a higher interfering effect. When treating methomyl in an acidic medium, persulfate ions favored its removal, with the concentration modifying the kinetics. In the treatment with chlorine dioxide in a continuous flow, a flow of ClO2 was produced that was efficient in the oxidation of methomyl. However, an electrochemical reactor with an MMO anode degraded the methomyl with a greater energy consumption. The continuous use of ozone showed efficiency in the oxidation of methomyl when activated with UV light and H2O2. In treating synthetically contaminated soil, continued use of chlorine dioxide resulted in the complete depletion of methomyl in the simulated soil wash solution. However, direct dosing into the soil had reduced performance, highlighting the importance of optimizing these parameters. Thus, this Thesis demonstrates the feasibility of remediating wastewater and soil through direct electrochemical technologies or those mediated by gaseous oxidants.
 
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Date de Publication
2024-06-11
 
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