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Doctoral Thesis
DOI
Document
Author
Full name
Dawany Dionisio
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2019
Supervisor
Committee
Motheo, Artur de Jesus (President)
Azevedo, Eduardo Bessa
Cañizares, Pablo Cañizares
León, José Joaquín Linares
Rodrigo, Manuel Andrés Rodrigo
Title in Portuguese
Efeito interferente de compostos orgânicos no tratamento de efluentes sintéticos, contendo metil parabeno por processos eletroquímicos
Keywords in Portuguese
degradação
eletrólise
irradiação de UV
metil parabeno
oxidação competitiva
ultrassom
Abstract in Portuguese
Interferentes endócrinos são substâncias que podem causar danos ao meio ambiente e à saúde humana. Estes compostos são usados na produção de vários produtos de uso diário, porém não são completamente eliminados dos efluentes industriais, contribuindo para a contaminação de diversas matrizes ambientais. Nesse contexto, os processos eletroquímicos se destacam com boas eficácias no tratamento de diversos tipos de efluentes. No entanto, uma melhor compreensão do processo é importante para estabelecer tratamentos de efluentes que possam ser mais amplamente aplicados. Esta tese aborda a degradação do metil parabeno (MeP), em diferentes efluentes sintéticos, via eletrólise com ânodos de misturas de óxidos metálicos comercial (MOM-Cl2) e diamante dopado com boro (DDB). Ainda mais importante, o MeP é utilizado como uma molécula modelo para o compreender os efeitos da irradiação de luz UV e de ultrassom (US) durante a eletrólise. É importante lembrar que a composição da matriz deve afetar a eficiência do processo e, assim, também se utiliza o MeP como modelo para entender os possíveis efeitos interferentes de outros compostos orgânicos na sua oxidação. Finalmente, se estuda um efluente simulado da indústria cosmética para melhor compreender os efeitos da eletrólise e da irradiação de US em uma matriz complexa. Foram observadas grandes diferenças entre as eficiências dos tratamentos com MOM-Cl2 e DDB, principalmente com relação ao mecanismo de degradação do MeP. Nos estudos com MOM-Cl2, muitas vezes o efluente final era mais complexo que o inicial, devido à formação de produto sólido, reações de polimerização e alto efeito de interferência quando dois compostos são tratados simultaneamente. Com o DDB, o processo de mineralização é muito mais favorecido, independentemente da complexidade do efluente. O efeito de interferência ganha significância na presença de altas concentrações de um segundo composto orgânico, mas a completa mineralização ainda foi atingida. A irradiação de UV e US representou melhoras no processo de remoção de matéria orgânica, principalmente com relação aos produtos do MeP. Foi observado que surfactantes podem interferir negativamente na degradação de compostos orgânicos devido a formação de micelas. Diante de alto conteúdo micelar a eficiência do processo diminui, porém 90% de mineralização do efluente foi alcançada. A irradiação de US ajuda significativamente no aspecto físico do efluente tratado, sendo possível obter a transformação de emulsões, com alta turbidez e material particulado, em soluções completamente límpidas e mineralizadas.
Title in English
Interfering effect of organic compounds on the treatment of synthetic wastewater, containing parabens, by electrochemical processes
Keywords in English
competitive oxidation
degradation
electrolysis
methyl paraben
ultrasound
UV irradiation
Abstract in English
Endocrine disrupting chemicals (EDCs) are responsible for causing adverse effects on the environment and on human health. Those substances are extensively used in several costumer products, such as pharmaceuticals and cosmetics. However, several EDCs are not completely removed from industrial wastewaters by the most common treatments, contributing on the environmental contamination. In this context, electrochemical processes can be highlighted due to its efficacy presented on the treatment of numerous types of wastewater. Nevertheless, better understanding of the process is important in order to design wastewater treatments that can be widely applied. Hence, this thesis focus on the degradation of methyl paraben (MeP), in different synthetic wastewater, by electrolysis with mixed metal oxides commercial (MMO-Cl2) and boron-doped anode (BDD) anodes. More importantly, MeP is used as a model molecule to understand the effects of the irradiation of UV light and of ultrasound (US) during the electrolysis. It is important to consider that matrix composition must affect the process efficiency. Hence, MeP is also used as model to shed a light on the possible interfering effects of other organics on its oxidation. Finally, a simulated wastewater from cosmetic industry is studied in order to better comprehend the effects of electrolysis and of ultrasound on complex matrix. Great differences were observed on the efficiency of treatments using MMO-Cl2 and BDD, mostly regarding the mechanism of MeP oxidation. With MMO-Cl2, the treated wastewater was often more complex than the initial one, due to the formation of solid product, polymerization reaction and great interfering effect when two compounds are simultaneously treated. Conversely, using BDD, the mineralization process is favored, regardless the complexity of the matrix. Interfering effect on MeP oxidation is relevant under the presence of huge concentrations of a second organic compound, though the complete mineralization is attained. Irradiation of UV and of US resulted in better removals of organic matter, mainly with respect to MeP products. It was observed that surfactants may interfere on the degradation of organic compounds due to the formation of micelles. The efficiency of the process decreases under high micelles content, however 90% of mineralization was achieved. Irradiation of ultrasound notably improves the physical aspect of the treated wastewater, assisting on the transformation of emulsions, with great turbidity and amount of particles, in clear non-organic solutions.
 
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Publishing Date
2019-04-24
 
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