Removal of sulfamethoxazole and trimethoprim in aquatic matrices: an investigation of photolysis and photo-Fenton processes under solar irradiation
Year: 2024
Type: dissertation
Abstract: A presente tese aborda a problemática da presença dos antibióticos sulfametoxazol (SMX) e trimetoprima (TMP) em águas, com foco na análise da contribuição da fotólise solar desses fármacos e em estratégias de remoção com a aplicação de diferentes catalisadores no processo foto-Fenton sob irradiação solar. Dividida em três capítulos, cada parte da pesquisa explorou abordagens específicas para compreender e mitigar a persistência desses compostos na matriz aquática. No primeiro capítulo, a fotólise natural dos antibióticos SMX e TMP foi investigada em amostras coletadas em lagoa de sedimentação. Os resultados indicaram que a fotólise ocorre mais lentamente em pH 7. Experimentos com a adição de fotossensibilizadores demonstraram potencializar a fotólise indireta do TMP, enquanto o SMX é mais suscetível à fotólise direta. Embora a exposição solar tenha efeitos na fotólise e desinfecção da matriz, concluiu-se que, devido ao tempo prolongado necessário de exposição solar, processos complementares são indispensáveis para uma degradação completa dos antibióticos. O segundo capítulo concentrou-se na aplicação de óxido de ferro suportado em areia (OFSA) para a degradação dos antibióticos por meio do processo foto-Fenton. A otimização de parâmetros, evidenciou que o OFSA é mais eficiente em pH 3, com uma dose de catalisador e concentração de H2O2 de 0,5 g L-1 e 10 mmol L-1, respectivamente. O catalisador demonstrou maior eficiência sob radiação solar em comparação com UV artificial, com aplicação em efluente de estação de tratamento de esgoto, destacando sua viabilidade em condições ambientais. O terceiro capítulo explorou a aplicação de biocarvão magnético (BCM) para a remoção de SMX e TMP na água. O BCM, sintetizado na presença de sal de ferro em uma única etapa, mostrou alta magnetização, evidenciando a presença de ferro em sua composição. O BCM revelou-se altamente eficiente, removendo os antibióticos em apenas 20 minutos em pH próximo ao neutro. A avaliação da contribuição de diferentes processos na remoção dos antibióticos destacou a influência principalmente do processo de UV + H2O2, adsorção, Fenton e foto-Fenton, ressaltando a complexidade do processo de remoção. A aplicação do BCM em água de rio e em reator de fluxo, mostrou a eficiência do material para remoção dos antibióticos em uma matriz real, sob radiação solar. A identificação de produtos de degradação confirmou a ocorrência de processo de degradação e não somente adsorção dos antibióticos. Em geral, os resultados deste estudo mostraram que processos naturais como a fotólise não são suficientes para remoção de antibióticos das matrizes aquáticas, indicando a necessidade de métodos complementares para mitigar esse tipo de contaminação. Os materiais OFSA e BCM se mostraram promissores, mesmo com suas limitações. O OFSA, por exemplo, foi eficiente em pH 7 em água ultrapura, mas em efluente de ETE só foi eficiente em pH 3,0, destacando a importância do ajuste do pH do meio antes da aplicação do processo. O BCM, foi muito eficaz em pH próximo ao neutro, com rápida remoção dos antibióticos e de seus produtos de degradação.
Author: Lima, Karla Virgínia Leite
Language: Portuguese
Subfield: Water Science and Technology
Field: Environmental Science
Domain: Physical Sciences
Open Access status: green
OpenAlex ID: W7120691641