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Mestrado - Fernando Rodrigues da Silva

por dirppg-ct publicado 04/02/2020 12h59, última modificação 04/02/2020 12h59
Degradação de Atrazina, Rifampicina e 17α-Etinilestradiol em Água Residuária Sintética por Tratamento Anaeróbio Combinado com Processos Avançados de Oxidação
Quando
18/02/2020
de 08h30 até 11h30
(America/Sao_Paulo / UTC-300)
Onde
Sede Ecoville: Miniauditório EB-103
Pessoa de contato
Orientador(a): Prof. Marcus Vinicius de Liz
Participantes
Orientador(a): Prof. Marcus Vinicius de Liz, Dr. - UTFPR
Coorientador(a): Prof. Fernando Hermes Passig, Dr. - UTFPR
Banca examinadora:
Presidente: Prof. Marcus Vinicius de Liz, Dr. - UTFPR
Profa. Camila Costa de Amorim Amaral, Dra. - UFMG
Profa. Karina Querne de Carvalho Passig, Dra. - UTFPR
Examinador Suplente:
Prof. Patricio Guillermo Peralta Zamora, Dr. - UFPR
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Resumo: Este trabalho teve como objetivo avaliar a degradação de Atrazina (ATZ), Rifampicina (RIF) e 17α-etinilestradiol (EE2) em efluente sintético por Fotólise UVC e processos avançados de oxidação (AOPs) UV/H2O2, Fenton e foto-Fenton de modo isolado e como pós-tratamento de reator tipo UASB com monitoramento ecotoxicológico. Para isso, um reator tipo UASB foi montado em vidro, volume útil de 14L, operado com carga orgânica volumétrica média 2,09 kg DQO m-3d-1 e fortificação média de 390,8 µg L-1 de ATZ, 220,8 µg L-1 de RIF e 120,3 µg L-1 de EE2. Monitorou-se o reator biológico a partir de variáveis físico-químicas e capacidade de remoção dos micropoluentes. O método analítico para determinação desses analitos foi desenvolvido em cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC-DAD-FLD) aliada à pré concentração de 1.000 vezes por extração em fase sólida (SPE). Os ensaios de degradações por Fotólise UVC e AOPs foram realizados em reator fotoquímico convencional (1.000 mL) em bateladas nos tempos de 30, 60 e 90 min. A fonte de radiação à Fotólise UVC, UV/H2O2 e foto-Fenton foi realizada através de lâmpada de alta pressão de vapor de mercúrio 125 W imersa nas matrizes. O processo UV/H2O2 foi conduzido com radiação UVC (bulbo de quartzo) e restabelecimento de H2O2 em 100 mg L-1 a cada 15 minutos, enquanto a radiação para reações foto-Fenton foi UVA-Vis (bulbo de vidro). As degradações Fenton e foto-Fenton foram conduzidas em pH 2,8, 5 mg L-1 de FeSO4•7H2O e 50 mg L-1 de H2O2. A toxicidade aguda foi analisada com Daphnia magna e sementes de Lactuca sativa. O método analítico para determinação dos micropoluentes apresentou linearidade adequada (r² > 0,99) e os níveis de recuperação dos analitos em SPE ficaram entre 70 e 120%. Os limites de detecção dos micropoluentes (HPLC-SPE) foram de 2,8 ng L-1 para ATZ, 3,4 ng L-1 para RIF e 3,1 ng L-1 para EE2. O reator tipo UASB apresentou estabilidade da digestão anaeróbia com remoções médias de 90% de DQOtotal e 80% de DQOsolúvel e, embora não tenha função de tratar micropoluentes, foram verificadas remoções médias de 16,5% de ATZ, 45,9% de RIF e 15,7% de EE2. Os tratamentos isolados por Fotólise UVC e UV/H2O2 em 90 min e nos pós-tratamentos do efluente do tratamento biológico por UV/H2O2 e foto-Fenton em todos os tempos estudados (30, 60 e 90 min) demonstraram remoções globais dos micropoluentes em níveis superiores ao limite de detecção do método analítico (HPLC-SPE). Embora as matrizes de efluente sintético antes e após reator biológico fossem diferentes (carbonatos, bicarbonatos e matéria orgânica), só foi verificada diferença significativa (α = 0,05) de remoção geral dos analitos no processo Fenton (isolado e combinado). Os tratamentos isolados demonstraram maiores remoções de nitrogênio amoniacal. As maiores remoções de fósforo total foram observadas no pós-tratamento foto-Fenton em 90 minutos e apenas esse tratamento não apresentou efeito tóxico agudo para Daphnia magna e sem efeito fitotoxicológico para sementes de Lactuca sativa. De modo geral, os tratamentos mais indicados para polimento do efluente do reator tipo UASB foram: UASB foto Fenton 90min > UASB UV/H2O2 60min > UASB-UV/H2O2-90min.
Palavras-chave: Contaminantes emergentes. Efeito de matriz. HPLC-DAD-FLD. POA. Ecotoxicidade.

Degradation of Atrazine, Rifampicin and 17α-Ethinylestradiol in Synthetic Wastewater by Anaerobic Treatment in UASB-type Reactor Combined with Advanced Oxidation Processes
Abstract: This study aimed to investigate the degradation of Atrazine (ATZ), Rifampicin (RIF) and 17α-ethinylestradiol (EE2) in synthetic wastewater via Photolysis UVC and advanced oxidation processes (AOPs) UV/H2O2, Fenton and photo Fenton as isolated and UASB type reactor post-treatment with ecotoxicological evaluation. A UASB-type reactor built-in glass with 14L of useful volume was operated with an average organic loading rate of 2.09 kg COD m-3d-1 and average spiking of 390.8 µg L-1 of ATZ, 220.8 µg L-1 of RIF and 120.3 µg L-1 of EE2. Physicochemical parameters and micropollutants removal were analyzed to monitor the biological reactor. The analytical method to determine these chemicals was developed using high-performance liquid chromatography (HPLC-DAD-FLD) combined with a 1,000 times pre-concentration by solid phase extraction (SPE). Degradation tests by Photolysis UVC and AOPs were carried out in a conventional photochemical reactor (1,000 mL) in batches at 30, 60 and 90 min. The radiation source for Photolysis UVC and AOPs was performed through a high-pressure mercury-vapor lamp 125 W immersed into matrices. The UV/H2O2 process was conducted with UVC radiation (quartz bulb) and H2O2 was reestablished in 100 mg L-1 at every 15 minutes. The radiation for photo-Fenton reactions was UVA-Vis (glass bulb). The Fenton and photo-Fenton degradations were carried out at pH 2.8, 5 mg L-1 of FeSO4•7H2O and 50 mg L-1 of H2O2. Acute toxicity was monitored by Daphnia magna and Lactuca sativa seeds. The analytical method to determine micropollutants showed adequate linearity (r² > 0.99) and SPE recovery levels were between 70 and 120%. Micropollutants limits of detection (HPLC SPE) were 2.8 ng L-1 for ATZ, 3.4 ng L-1 for RIF and 3.1 ng L-1 for EE2. UASB-type reactor showed stability of anaerobic digestion with average removals of 90% for total COD and 80% soluble COD and, although it has not been designed to treat micropollutants, it removed 16.5% of ATZ, 45.9% of RIF and 15.7% of EE2. Isolated treatments by Photolysis UVC and UV/H2O2 in 90 min as well as the biological effluent post-treatments via UV/H2O2 and photo-Fenton at 30, 60 and 90 min demonstrated micropollutants global removals in higher levels than the HPLC-SPE limits of detection. Although the synthetic wastewater matrices before and after the biological treatment were different (carbonates, bicarbonates and organic matter), there was only significant difference (α = 0.05) in the micropollutants global removal via Fenton process (isolated and combined). The isolated treatments showed greater ammoniacal nitrogen removals. The greatest total phosphorus removal was observed in photo-Fenton post-treatment in 90 min and only this treatment did not present acute toxic effect for Daphnia magna and no significative phytotoxicological effect for Lactuca sativa seeds. In general, the most suitable treatments for polishing the type-UASB effluent were: UASB foto Fenton 90min > UASB UV/H2O2 60min > UASB-UV/H2O2 90min.
Keywords: Emerging contaminants. Matrix effect. HPLC-DAD-FLD. AOP. Ecotoxicity.


Lista de publicações:
SILVA, F. R.; IMOSKI, R.; PROLA, L. D. T.; PASSIG, F. H.; LIZ, M. V. Tratamento de Contaminantes Emergentes em Efluente Sanitário Sintético por Digestão Anaeróbia em Reator Tipo UASB e Monitoramento por CLAE-DAD. In: 30º Congresso Nacional de Saneamento e Meio Ambiente, 2019, São Paulo. Trabalhos, 2019.

SILVA, F. R.; IMOSKI, R.; SANTOS, M. A.; PASSIG, F. H.; LIZ, M. V. Comportamento da Rifampicina no Tratamento Anaeróbio de Efluente Sanitário Sintético em Reator Tipo UASB avaliado por CLAE DAD. In: II Simpósio da Graduação e Pós-graduação do Departamento Acadêmico de Química e Biologia, 2019, Curitiba. Trabalhos II SIMDAQBi, 2019.