Processos oxidativos avançados aplicados no tratamento de águas de lavagem da indústria farmacêutica
Data
2016-07-26
Autores
Miele, Rafael Goncalves 
Orientadores
Moraes, José Ermirio Ferreira de
Tipo
Dissertação de mestrado
Título da Revista
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Resumo
The pharmaceutical residues are an emergent class of environmental contaminants extensively used in human and veterinary medicine. The main waste entry route into the environment is the dumping of domestic sewage, treated or not, in watercourses. In the last years, it has seen a significant development of pharmaceutical sector activities, resulting in the generation of an increasing volume of industrial effluents containing biologically active organic compounds. Thus, for treatment of such waste, the application of conventional biological process may be inadequate because some of these compounds are recalcitrant or toxic to microorganisms, requiring the development of new methods. In 2013, the European Union (EU) by Directive 2013/39/EU looked to the need for the development of innovative wastewater treatment processes and economically feasible and, in 2015, led to the inclusion of diclofenac on a watch list of substances to be monitored by all the member countries. The advanced oxidation process (AOP) may be applied as an alternative or complement to conventional wastewater treatment process, once consisting of chemical free radical generators systems, in particular hydroxyl radicals, which are formed by different chemical and photochemical mechanisms, being highly reactive, little selective, may act in the chemical oxidation of highly toxic organic pollutants. This study aimed to evaluate the degradation of higher consumption of drugs, potassium diclofenac (DCF), in aqueous medium, by simulating an effluent generated by the pharmaceutical industry ( 3,0 L volume and initial concentration of DCF equal to 100 mg C L-1), using an annular reactor, equipped with a medium pressure mercury vapor UV lamp (Hanovia 679A36, 450 W), applying some AOP?s such as photolysis (UV), photolysis of hydrogen peroxide (H2O2/UV), Fenton (Fe2+/H2O2) and photo-Fenton (Fe2+/H2O2/UV). The variables of the respective process, such as concentration of Fe2+ (0,03 to 1 mmol L-1), molar rate of addition of H2O2 (0,63 to 1,64 mmol min-1) and pH (2,5 to 7,5) were studied and compared, allowing determine the most efficient system in the treatment of simulated wastewater and optimize its variables by performing an experimental planning Doehlert. Most of literature studies investigated the degradation of DCF under pH control and thus avoiding their precipitation. The results of this study indicate that the application of photo-Fenton AOP degradation to DCF, without pH control, under certain experimental conditions, a mineralization (organic carbon converted to CO2 and H2O) in amounted to 90 %.
Os fármacos são uma classe emergente de contaminantes ambientais extensivamente utilizados na medicina humana e veterinária. A principal rota de entrada de resíduos de fármacos no ambiente é o lançamento de esgotos domésticos, tratados ou não, em cursos de água. Nos últimos anos, tem-se observado um significativo desenvolvimento das atividades do setor farmacêutico, implicando na geração de um crescente volume de efluentes industriais, contendo compostos orgânicos biologicamente ativos. Dessa forma, para o tratamento desses resíduos, a aplicação de processos biológicos convencionais pode ser inadequada, pois alguns destes compostos são recalcitrantes e tóxicos aos microrganismos, sendo necessário o desenvolvimento de novos métodos. Em 2013, a União Européia (UE) por meio da Diretiva 2013/39/EU atentou para a necessidade do desenvolvimento de processos de tratamento de efluentes inovadores e economicamente viáveis e, em 2015, determinou a inclusão do diclofenaco (a?cido 2-[(2,6-diclorofenil)amino] benzenoace?tico) em uma lista de vigilância de substâncias a serem monitoradas por todos os países membro. Os processos oxidativos avançados (POA) podem ser aplicados como uma alternativa ou complemento aos processos convencionais de tratamento de efluentes, uma vez que consistem em sistemas químicos geradores de radicais livres, em especial os radicais hidroxila, que são formados por diferentes mecanismos químicos e fotoquímicos, sendo altamente reativos, pouco seletivos, podendo atuar na oxidação química de poluentes orgânicos de alta toxicidade. O presente estudo teve como objetivo avaliar a degradação do diclofenaco potássico (DCF) em meio aquoso, por meio da simulação de um efluente gerado pela indústria farmacêutica (volume de 3,0 L e concentração inicial de DCF igual a 100 mg C L-1), usando um reator anular, equipado com uma lâmpada UV de vapor de mercúrio de média pressão (Hanovia 679A36, 450 W) aplicando-se alguns POA, tais como: fotólise (UV), fotólise do peróxido de hidrogênio (H2O2/UV), Fenton (Fe2+/H2O2) e foto-Fenton (Fe2+/H2O2/UV). As variáveis dos respectivos processos estudados tais como, concentração de Fe2+ (0,03 até 1 mmol L-1), taxa molar de adição de H2O2 (0,63 até 1,64 mmol min-1) e pH (2,5 até 7,5), foram estudadas e comparadas, possibilitando determinar o sistema mais eficiente no tratamento do efluente simulado e a otimizar suas variáveis, por meio da realização de um planejamento experimental do tipo Doehlert. A maioria dos trabalhos da literatura estudaram a degradação do DCF mediante o controle de pH e, dessa forma, evitando-se a sua precipitação. Os resultados deste estudo indicaram que a aplicação do POA foto-Fenton na degradação do DCF, sem o controle do pH, em determinadas condições experimentais, atingiu uma mineralização (conversão de carbono orgânico à CO2 e H2O) de até 90 %.
Os fármacos são uma classe emergente de contaminantes ambientais extensivamente utilizados na medicina humana e veterinária. A principal rota de entrada de resíduos de fármacos no ambiente é o lançamento de esgotos domésticos, tratados ou não, em cursos de água. Nos últimos anos, tem-se observado um significativo desenvolvimento das atividades do setor farmacêutico, implicando na geração de um crescente volume de efluentes industriais, contendo compostos orgânicos biologicamente ativos. Dessa forma, para o tratamento desses resíduos, a aplicação de processos biológicos convencionais pode ser inadequada, pois alguns destes compostos são recalcitrantes e tóxicos aos microrganismos, sendo necessário o desenvolvimento de novos métodos. Em 2013, a União Européia (UE) por meio da Diretiva 2013/39/EU atentou para a necessidade do desenvolvimento de processos de tratamento de efluentes inovadores e economicamente viáveis e, em 2015, determinou a inclusão do diclofenaco (a?cido 2-[(2,6-diclorofenil)amino] benzenoace?tico) em uma lista de vigilância de substâncias a serem monitoradas por todos os países membro. Os processos oxidativos avançados (POA) podem ser aplicados como uma alternativa ou complemento aos processos convencionais de tratamento de efluentes, uma vez que consistem em sistemas químicos geradores de radicais livres, em especial os radicais hidroxila, que são formados por diferentes mecanismos químicos e fotoquímicos, sendo altamente reativos, pouco seletivos, podendo atuar na oxidação química de poluentes orgânicos de alta toxicidade. O presente estudo teve como objetivo avaliar a degradação do diclofenaco potássico (DCF) em meio aquoso, por meio da simulação de um efluente gerado pela indústria farmacêutica (volume de 3,0 L e concentração inicial de DCF igual a 100 mg C L-1), usando um reator anular, equipado com uma lâmpada UV de vapor de mercúrio de média pressão (Hanovia 679A36, 450 W) aplicando-se alguns POA, tais como: fotólise (UV), fotólise do peróxido de hidrogênio (H2O2/UV), Fenton (Fe2+/H2O2) e foto-Fenton (Fe2+/H2O2/UV). As variáveis dos respectivos processos estudados tais como, concentração de Fe2+ (0,03 até 1 mmol L-1), taxa molar de adição de H2O2 (0,63 até 1,64 mmol min-1) e pH (2,5 até 7,5), foram estudadas e comparadas, possibilitando determinar o sistema mais eficiente no tratamento do efluente simulado e a otimizar suas variáveis, por meio da realização de um planejamento experimental do tipo Doehlert. A maioria dos trabalhos da literatura estudaram a degradação do DCF mediante o controle de pH e, dessa forma, evitando-se a sua precipitação. Os resultados deste estudo indicaram que a aplicação do POA foto-Fenton na degradação do DCF, sem o controle do pH, em determinadas condições experimentais, atingiu uma mineralização (conversão de carbono orgânico à CO2 e H2O) de até 90 %.
Descrição
Citação
MIELE, Rafael Goncalves. Processos oxidativos avançados aplicados no tratamento de águas de lavagem da indústria farmacêutica. 2016. 86 f. Dissertação (Mestrado) - Instituto de Ciências Ambientais, Químicas e Farmacêuticas, Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP), Diadema, 2016.