Degradação da amoxicilina em efluentes simulados da indústria farmacêutica via processos oxidativos avançados
Data
2016-01-29
Autores
Carvalho, Joyce Ferreira de 
Orientadores
Moraes, José Ermírio Ferreira de
Tipo
Dissertação de mestrado
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Resumo
Among the emerging pollutants, drugs, particularly antibiotics, have attracted great attention. This is due to the high consumption in human and veterinary medicine, the potential of causing toxicity to living organisms and bacterial resistance development, including pathogenic, affecting human health. The main antibiotics dispersion route for the environment is through the aqueous environment, caused by the inefficiency of conventional processes, given to the wastewater from the consumer and producer chain. This work aims to study the advanced oxidation processes such as photolysis, photolysis of hydrogen peroxide, Fenton and photo-Fenton, for the treatment of pharmaceutical industrial wastewater containing amoxicillin. For this, it was used a synthetic wastewater containing amoxycillin (100 mgC L-1). Experiments were performed in a photochemical reactor of bench scale, with annular geometry. Assays were performed the same experimental conditions for comparison and selection of process with improved yield, which was then subjected to the optimization process. The photo-Fenton process had the highest removal rates of organic carbon, mineralizing 58% of the initial organic load in just 30 minutes. The photolysis process of hydrogen peroxide showed the highest percentage of mineralization (97%) of the total reaction time (180 minutes). The photo-Fenton process was optimized by studying the following variables: initial concentration of ferrous ions, molar addition rate of hydrogen peroxide and the interaction of these variables in function of initial degradation rates and organic carbon removal percentage 5, 10, 15 and 30 minutes. Exploratory studies have shown that the variation in initial concentration of ferrous ions (0.03 to 1.00 mmol L-1) did not affect the performance of the photo-Fenton process, it is possible to work with concentrations below the limit established by CONAMA Resolution No. 430 / 2011, eliminating the residual iron removal step. The optimization occurred by Doehlert planning, through which it was possible to evaluate the variables and model the photo-Fenton process based on the responses, with the use of statistical tools. Based on the analysis of variance and response surface methodology, it obtained the rate of addition of hydrogen peroxide as the most influential variable on the initial percentage of organic carbon removal of the photo-Fenton process, and the optimum value of 0.709 mmol L-1 for the initial iron concentrations. The photo-Fenton process was effective in amoxicillin degradation in aqueous solution.
Entre os poluentes emergentes, os fármacos, em especial os antibióticos, têm atraído grande atenção. Isto deve-se ao alto consumo na medicina humana e veterinária, ao potencial de ocasionar toxicidade aos organismos vivos do ambiente e à seleção genética de espécies resistentes, inclusive patogênicas, comprometendo a saúde pública. A principal rota de dispersão de antibióticos pelo meio ambiente se dá pelo meio aquoso, ocasionado pela ineficiência dos processos convencionais dados aos efluentes da cadeia consumidora e produtora. O presente trabalho tem como principal objetivo estudar os processos oxidativos avançados tais como: fotólise, fotólise de peróxido de hidrogênio, Fenton e foto-Fenton, para o tratamento de efluentes industriais farmacêuticos contendo amoxicilina. Para isso, utilizou-se um efluente sintético contendo amoxicilina (100 mgC L-1). Os experimentos foram realizados em um reator fotoquímico de escala de bancada, com geometria anular. Os ensaios foram realizados às mesmas condições experimentais para comparação e seleção do processo com melhor rendimento, que foi, então, submetido ao processo de otimização. O processo foto- Fenton apresentou as maiores taxas de remoção do carbono orgânico, mineralizando 58 % da carga orgânica inicial em apenas 30 minutos. O processo fotólise do peróxido de hidrogênio apresentou o maior percentual de mineralização (97 %) no tempo total de reação (180 minutos). O processo foto-Fenton foi otimizado, estudando as seguintes variáveis: concentração inicial de íons ferrosos, taxa molar de adição de peróxido de hidrogênio e a interação dessas variáveis em função das taxas iniciais de degradação e dos percentuais de remoção de carbono orgânico em 5, 10, 15 e 30 minutos. Estudos exploratórios mostraram que a variação na concentração inicial de íons ferrosos (0,03 ? 1,00 mmol L-1) não afetou o desempenho do processo foto-Fenton, sendo possível trabalhar com concentrações abaixo do limite estabelecido pela Resolução CONAMA nº 430/2011, eliminando a etapa de remoção do ferro residual. A otimização ocorreu pelo planejamento Doehlert, mediante o qual foi possível avaliar as variáveis e modelar o processo foto-Fenton em função das respostas, com o uso de ferramentas estatísticas. Com base na análise de variância e metodologia de superfície de resposta, foi obtida a taxa de adição de peróxido de hidrogênio como a variável mais influente sobre os percentuais iniciais de remoção de carbono orgânico do processo foto-Fenton, e o valor ótimo de 0,709 mmol L-1 para as concentrações iniciais de ferro. O processo foto-Fenton se mostrou eficaz na degradação da amoxicilina presente em efluente simulado de indústria farmacêutica.
Entre os poluentes emergentes, os fármacos, em especial os antibióticos, têm atraído grande atenção. Isto deve-se ao alto consumo na medicina humana e veterinária, ao potencial de ocasionar toxicidade aos organismos vivos do ambiente e à seleção genética de espécies resistentes, inclusive patogênicas, comprometendo a saúde pública. A principal rota de dispersão de antibióticos pelo meio ambiente se dá pelo meio aquoso, ocasionado pela ineficiência dos processos convencionais dados aos efluentes da cadeia consumidora e produtora. O presente trabalho tem como principal objetivo estudar os processos oxidativos avançados tais como: fotólise, fotólise de peróxido de hidrogênio, Fenton e foto-Fenton, para o tratamento de efluentes industriais farmacêuticos contendo amoxicilina. Para isso, utilizou-se um efluente sintético contendo amoxicilina (100 mgC L-1). Os experimentos foram realizados em um reator fotoquímico de escala de bancada, com geometria anular. Os ensaios foram realizados às mesmas condições experimentais para comparação e seleção do processo com melhor rendimento, que foi, então, submetido ao processo de otimização. O processo foto- Fenton apresentou as maiores taxas de remoção do carbono orgânico, mineralizando 58 % da carga orgânica inicial em apenas 30 minutos. O processo fotólise do peróxido de hidrogênio apresentou o maior percentual de mineralização (97 %) no tempo total de reação (180 minutos). O processo foto-Fenton foi otimizado, estudando as seguintes variáveis: concentração inicial de íons ferrosos, taxa molar de adição de peróxido de hidrogênio e a interação dessas variáveis em função das taxas iniciais de degradação e dos percentuais de remoção de carbono orgânico em 5, 10, 15 e 30 minutos. Estudos exploratórios mostraram que a variação na concentração inicial de íons ferrosos (0,03 ? 1,00 mmol L-1) não afetou o desempenho do processo foto-Fenton, sendo possível trabalhar com concentrações abaixo do limite estabelecido pela Resolução CONAMA nº 430/2011, eliminando a etapa de remoção do ferro residual. A otimização ocorreu pelo planejamento Doehlert, mediante o qual foi possível avaliar as variáveis e modelar o processo foto-Fenton em função das respostas, com o uso de ferramentas estatísticas. Com base na análise de variância e metodologia de superfície de resposta, foi obtida a taxa de adição de peróxido de hidrogênio como a variável mais influente sobre os percentuais iniciais de remoção de carbono orgânico do processo foto-Fenton, e o valor ótimo de 0,709 mmol L-1 para as concentrações iniciais de ferro. O processo foto-Fenton se mostrou eficaz na degradação da amoxicilina presente em efluente simulado de indústria farmacêutica.
Descrição
Citação
CARVALHO, Joyce Ferreira de. Degradação da amoxicilina em efluentes simulados da indústria farmacêutica via processos oxidativos avançados. 2016. 87 f. Dissertação (Mestrado) - Instituto de Ciências Ambientais, Químicas e Farmacêuticas, Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP), Diadema, 2016.