O estudo avaliou a efetividade de um sistema para tratamento de soluções aquosas contendo poluentes orgânicos emergentes (POE), denominados interferentes endócrinos (IE). Baseado nos processos oxidativos avançados (POA), empregando ozônio, radiação UV, peróxido de hidrogênio e variação de pH, o estudo possibilitou determinar a relação ideal oxidante/poluentes e o custo/benefício dos tratamentos com melhores desempenhos, de degradação do padrão contendo hormônios 17?-estradiol (E2) e 17?-etinilestradiol (EE2), e outra contendo atrazina (ATZ). Para os estudos, foi utilizado um planejamento fatorial 23, para identificar as melhores opções de degradação. Os tratamentos iniciaram com soluções em concentrações de 600 ?g L-1 de ATZ, em quadruplicatas, por períodos de até 10 minutos. Posteriormente a avaliação dos melhores tratamentos, foi estudada a cinética de mineralização de soluções a 5 mg L-1 de ATZ, em até 90 min. A concentração de estudo adotada para os hormônios foi de 1 mg L-1. A determinação da ATZ e dos hormônios (E2 e EE2) foi realizada por cromatografia em fase líquida (CLAE), utilizando a extração em fase sólida (EFS) quando necessário. Para o estudo foram construídos dois sistemas de tratamento paralelamente acoplados (S1 - escala laboratorial e S2 - escala piloto), com os respectivos volumes de 0,43 L e 20 L. O S2 possibilitou a avaliação da degradação e/ ou mineralização do fenol em solução a 50 mg L-1, porém em escala 60 vezes superior ao S1. As eficiências das mineralizações da ATZ e do fenol, foram avaliadas pela análise de Carbono Orgânico Total (COT). As condições experimentais pré-estabelecidas foram: (i) UV-C 254 nm, variando entre 0, 16 e 32 W; (ii) H2O2 entre 0, 50 e 100% do total teórico necessário para mineralização dos poluentes; (iii) O3 (4,6 g h-1) e (iv) pH 7; 9 e 11, previamente aplicadas às soluções estoque de ATZ. Após avaliação da melhor combinação para degradação, optou-se por trabalhar, nos demais estudos, apenas com soluções em pH 11,0. Na última etapa deste estudo, foram desenvolvidos dois métodos (direto e indireto) para avaliar a geração do gás ozônio em tempo real, possibilitando também realizar a medição do consumo de O3 durante os estudos. Para avaliar a eficiência dos métodos, os resultados analíticos foram convertidos em % de degradação ou mineralização e os custos dos tratamentos foram estimados. Comprovando a viabilidade desta proposta, resultados envolvendo o tratamento de solução padrão de atrazina (600 ?g L-1) apresentaram, nas melhores condições (pH 11, 30 mg L-1 de H2O2 e 4,6 g L-1 de O3), eficiência igual ou superior a 95% (

Title in English

Development and study of a system for the treatment of phenol and emerging organic pollutants (EOP) by advanced oxidation processes (AOP) using ozone, hydrogen peroxide and ultraviolet radiation

Keywords in English

Atrazine
Environmental pollutants
Hormones
Ozone
Phenol
Water treatment

Abstract in English

The study evaluated the effectiveness of a system for treatment of aqueous solutions containing emerging organic pollutants (EOP), called endocrine disruptors (ED). Based on advanced oxidation processes (AOP) using ozone, UV radiation, hydrogen peroxide and pH variation. This study allowed the determination of the ideal oxidant/pollutants ratio and the cost/benefit of treatments with better performance, regarding the degradation of the pattern containing hormones 17?-estradiol (E2) and 17?-ethinylestradiol (EE2), and another containing atrazine (ATZ). A 23 factorial design was used in the study to identify the best options for degradation. The treatments were started with solutions at concentrations of 600 ?g L-1 ATZ, in quadruplicate, for periods up to 10 min. Subsequently to the best treatment evaluation; the degradation of 5 mg L-1 ATZ solutions was evaluated, within 90 min. The adopted study concentration of the hormones was 0,05 mg L- 1 and 1,0 mg L- 1. The determination of the ATZ and hormones (E2 and EE2) was performed by liquid chromatography (HPLC) using solid phase extraction (SPE) when necessary. For this study, two parallel coupled processing systems were constructed (S1 - Laboratory scale and S2 - pilot scale) with the respective volumes of 0.43 L and 20 L. S2 system was developed to enable evaluation of the degradation of an already known substance, 50 mg L-1 phenol solution, but on a scale 60 times greater than S1. The efficiency of ATZ and phenol mineralization was evaluated by Total Organic Carbon (TOC). The pre-established experimental conditions were: (i) 254 nm UV-C, varying among 0, 16 and 32 W, (ii) H2O2 among 0, 50 and 100% of the theoretical value needed to complete mineralization of the pollutant, (iii) O3 (4,6 g h-1) and (iv) pH 7; 9 and 11 previously applied to all stock solutions. After assessing the best combination for degradation, it was chosen to work in the other experiments only solutions with pH 11.0. In the last stage of the study, two methods (an electric and a spectrophotometric) were developed to assess the ozone gas generation in real time and also allowing the measurement of O3 consumption during the studies. To evaluate the efficiency of the methods, analytical results were converted to % degradation or mineralization and treatment costs were estimated. Proving the feasibility of this proposal, preliminary results involving the treatment of atrazine standard solution (600 ?g L-1) had, in the best conditions (pH 11, 30 mg L-1 of H2O2 and 4,6 g L-1 of O3), efficiency equal or superior to 95% (

 

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Publishing Date

2014-12-05

 

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