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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.75.2015.tde-07052015-113128
Documento
Autor
Nome completo
Ana Luiza de Toledo Fornazari
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2015
Orientador
Banca examinadora
Azevedo, Eduardo Bessa (Presidente)
Guimarães, José Roberto
Motheo, Artur de Jesus
Pointer-Malpass, Geoffroy Roger
Silva, Wilson Tadeu Lopes da
Título em português
Degradação de fármacos em água pelo acoplamento dos processos ferro zero e Fenton
Palavras-chave em português
Atividade antimicrobiana
Ecotoxicidade
Fármacos
Fenton
Ferro Zero
Nanopartículas
Resumo em português

Atualmente, um dos tópicos mais relevantes da Química Ambiental é a qualidade da água. A preocupação com micropoluentes, poluentes que estão presentes no meio ambiente em con-centrações de μg L-1 a ng L-1, tem aumentado recentemente. O objetivo deste trabalho foi estudar a degradação de antibióticos de duas classes: norfloxacina (fluoroquinolona), sulfati-azol e sulfametazina (sulfonamidas) e o anti-inflamatório não esteroide diclofenaco de sódio pelo acoplamento do Processo Ferro Zero, com nanopartículas de Fe0 ou lã de aço comercial, ao Processo Fenton. Teve-se como metas a identificação de produtos de degradação, a avali-ação da ecotoxicidade (Lactuca sativa) e da atividade antimicrobiana (Escherichia coli). Os experimentos de degradação foram realizados via planejamento fatorial 22 com a finalidade de se determinar os efeitos dos parâmetros reacionais (pH e vazão) sobre o desempenho do Processo Ferro Zero. As partículas de Fe0 sintetizadas foram nanométricas (< 100 nm), verificou-se a sua morfologia esférica e constatou-se a presença de Fe0, óxidos de ferro e hidróxidos de ferro. O Processo Ferro Zero em meio óxico, utilizando as NPFe0 ou a lã de aço comercial, obteve remoções de 31,5 ± 1,5% ou 51,9 ± 3,9%, respectivamente. Ao se realizar o Processo Ferro Zero em meio anóxico, observou-se que a degradação redutiva foi mais eficiente que a oxidativa, removendo-se aproximadamente 51,4 ± 2,3% ou 59,6 ± 1,9% com nanopartículas de Fe0 ou lã de aço comercial, respectivamente. Para o sulfatiazol obtiveram-se remoções de 77,7 ± 1,9% ou 73,4 ± 3,2%, para a sulfametazina remoções de 54,8 ± 2,7% ou 50,6 ± 2,8% e, para a norfloxacina, 68,9 ± 2,2% ou 67,2 ± 2,0%, quando se utilizaram as nanopartículas de ferro metálico ou a lã de aço comercial, respectivamente. Todos os processos não geraram ecotoxicidade ao organismo-teste (Lactuva sativa). Entretanto, as nanopartículas de Fe0 foram mais eficientes na remoção da atividade antimicrobiana (Escherichia coli) e produziram menores concentrações de ferro dissolvido ao final do tratamento, sendo mais indicadas para a degradação da norfloxacina. O uso das nanopartículas de ferro foi capaz de, praticamente, remover a atividade antimicrobiana da norfloxacina.

Título em inglês
Degradation of Aqueous Pharmaceuticals by Coupling Zero Valent Iron and Fenton Processes
Palavras-chave em inglês
Antimicrobial Activity
Ecotoxicity
Fenton
Pharmaceutical
ZVI
Resumo em inglês

Presently, one of the most relevant topics in environmental chemistry is water quality. The concern with micropollutants, which are pollutants present in the environment in concentra-tions ranging from μg L-1 to ng L-1, has recently increased. The objective of this work was to study the degradation of the antibiotics: norfloxacin (fluoroquinolone), sulfathiazole, and sulfamethazine (sulfonamides) and the nonsteroidal anti-inflammatory sodium diclofenac by coupling Zero-Valent Iron (with Fe0 nanoparticles or commercial steel wool) and Fenton pro-cesses. The study aimed at identifying degradation products and assessing ecotoxicity (Lactuca sativa) and antimicrobial activity (Escherichia coli). The degradation experiments followed a factorial design 22 in order to determine the effects of the reaction parameters (pH and flow rate) on the performance of the Zero-Valent Iron process. Iron nanoparticles were synthesized (< 100 nm), their spherical morphology checked, and the presence of Fe0, iron oxides, and iron hydroxide confirmed. The Zero-Valent Iron process in oxic media, using NPFe0 or commercial steel wool, obtained removals of 31.5 ± 1.5% or 51.9 ± 3.9%, respec-tively. Using the Zero-Valent Iron process in anoxic medium, it was observed that the reduc-tive degradation was more efficient than the oxidative one, removing approximately 51.4 ± 2.3% and 59.6 ± 1.9% when using Fe0 nanoparticles and commercial steel wool, respectively. For sulfathiazole, sulfamethazine, and norfloxacin, removals of 77.7 ± 1.9% or 73.4 ± 3.2%, 54.8 ± 2.7% or 50.6 ± 2.8%, and 68.9 ± 2.2% or 67.2 ± 2.0% were obtained when Fe0 nano-particles or commercial steel wool trade were used, respectively. All of the processes did not generate ecotoxicity towards the test-organism (Lactuva sativa). However, the Fe0 nanoparti-cles were more effective in removing the antimicrobial activity (Escherichia coli) and pro-duced lower concentrations of dissolved iron at the end of the treatment, being more suitable for degrading norfloxacin. The use of the iron nanoparticles was able to virtually remove the antimicrobial activity of norfloxacin.

 
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Data de Publicação
2015-05-15
 
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