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Dissertação de Mestrado
DOI
Documento
Autor
Nome completo
Priscila Hasse Palharim
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2019
Orientador
Banca examinadora
Teixeira, Antonio Carlos Silva Costa (Presidente)
Mierzwa, José Carlos
Trovó, Alam Gustavo
Título em português
Degradação de parabenos empregando biorreator com membranas e processo oxidativo baseado em persulfato.
Palavras-chave em português
Biorreator com membranas (MBR)
Ferro de valência zero
Parabenos
Persulfato ativado
Radiação ultravioleta
Reatores bioquímicos
Resumo em português
Os produtos de cuidado pessoal (PCP) são substâncias utilizadas para fins de saúde, beleza e higiene, enquadrando-se como contaminantes de caráter emergente. Dentre os PCP estão os parabenos (alquil-p-hidroxibenzoatos), considerados desreguladores endócrinos, encontrados em águas fluviais e efluentes de estações de tratamento em concentrações na faixa de ng L-1 a ?g L-1. A presença destes compostos nessas matrizes reforça a importância de processos alternativos de tratamento de efluentes, como o processo de biorreator com membranas (MBR) e o processo oxidativo avançado (POA) baseado em persulfato (PS) ativado. Aliando um reator biológico e membranas de separação, o MBR destaca-se como alternativa para obtenção de efluentes de boa qualidade, com remoção de contaminantes por sorção, biodegradação e/ou retenção física. Em contrapartida, o POA com persulfato ativado utiliza radicais sulfato como espécie oxidante para degradação de poluentes. Este trabalho objetivou avaliar a remoção de metilparabeno (MeP) e propilparabeno (PrP) pelo processo MBR, bem como estudar a degradação de tais compostos por persulfato ativado com radiação UVA (UVA/PS) ou ferro de valência zero (Fe0/PS). Objetivou-se, outrossim, avaliar a remoção dos parabenos do permeado do MBR por esses POA. Os resultados mostraram que o processo MBR apresentou eficiência média de 95,9% na remoção de MeP e PrP ([parabenos]0 = 0,5 mg L-1) e eficiência média de 85% na remoção de PrP ([PrP]0 = 10 mg L-1). A degradação de MeP e PrP em mistura (50-500 ?g L-1, cada) por UVA/PS exibiu interferência de um parabeno sobre o outro. Assim, optou-se por investigar a degradação apenas de PrP (1 mg L-1) via UVA/PS e Fe0/PS. Para UVA/PS (120 min), quanto maior a irradiância e a concentração inicial de PS, menor o tempo de meia-vida, sendo possível atingir t1/2 mínimo de 37,9 min, com remoção máxima de 77,3%. Para Fe0/PS (15 min), obteve-se um mínimo de t1/2 igual a 0,65 min, para [PS]0 = 5,38 mmol L-1 e [Fe0]0 = 51,6 mg L-1, com porcentagens de degradação superiores a 97% para todos os ensaios realizados. Nesses casos, a identificação de intermediários de degradação do PrP para os processos UVA/PS e Fe0/PS permitiu comprovar a formação de benzoato de propila, benzoato de metila, ácido 4-hidroxibenzoico e MeP. Finalmente, no tratamento do permeado do MBR, obtiveram-se remoções de PrP de 24,5% para UVA/PS (120 min) e de 61,2% para Fe0/PS (90 min), o que se deve ao efeito da matriz complexa.
Título em inglês
Degradation of parabens using membrane bioreactor and persulfate-based oxidative processes.
Palavras-chave em inglês
Activated persulfate
Membrane Bioreactors (MBR)
Parabens
UVA radiation
Zero valence iron
Resumo em inglês
Personal care products (PCP) are substances used for health, beauty and hygiene purposes, and are classified as emerging contaminants. Parabens (alkyl-p-hydroxybenzoates), included among the PCPs, are considered endocrine disrupters and found in river waters and effluents from wastewater treatment plants, at concentrations ranging from ng L-1 to ?g L-1. The presence of these compounds in environmental matrices reinforces the importance of alternative effluent treatments, such as membrane bioreactors (MBR) and advanced oxidation processes (AOP) based on activated persulfate (PS). The MBR combines a biological reactor and membrane separation membranes, standing out as an alternative to obtain good quality effluents, with contaminants removed by sorption, biodegradation and/or physical retention. In contrast, the AOP based on activated persulfate uses sulfate radicals as oxidizing species for the degradation of pollutants. This work aimed to evaluate the removal of methylparaben (MeP) and propylparaben (PrP) by the MBR process, as well as to investigate the degradation of these compounds by using persulfate activated with UVA radiation (UVA/PS) or zero valence iron (Fe0/PS). The results showed that the MBR process achieved 95.9% MeP and PrP removals ([parabens]0 = 0.5 mg L-1), and 85% PrP removal ([PrP]0 = 10 mg L-1). However, the degradation of MeP and PrP in the mixture (50-500 ?g L-1, each) by the UVA/PS process exhibited the interference of one paraben over the other. It was therefore decided to investigate the degradation of only PrP (1 mg L-1) via UVA/PS and Fe0/PS. For the UVA/PS process (120 min), the higher the irradiance and the initial PS concentration, the shorter the PrP half-life time, with a minimum t1/2 of 37.9 min and maximum removal of 77.3%. For Fe0/PS (15 min), a minimum t1/2 equal to 0.65 min was achieved for [PS]0 = 5.38 mmol L-1 and [Fe0]0 = 51.6 mg L-1, with percent removals higher than 97% for all the experiments performed. In these cases, the identification of PrP degradation intermediates for the UVA/PS and Fe0/PS processes allowed to prove the formation of propyl benzoate, methyl benzoate, 4-hydroxybenzoic acid, and MeP. Finally, regarding the post-treatment of the MBR permeate, lower PrP removals of 24.5% for the UVA/PS process (120 min), and 61.2% for Fe0/PS (90 min) were obtained, which are due to the effect of the complex aqueous matrix.
 
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Data de Publicação
2019-07-23
 
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