Fotoeletrodegradação da ciprofloxacina empregando fotocatalisadores de óxidos nanotubulares de Ti-O-Nb em composições variadas

• Processo: 24/08865-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de setembro de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2025
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Sanitária - Tratamentos de Águas de Abastecimento e Residuárias
• Pesquisador responsável: Christiane de Arruda Rodrigues
• Beneficiário: Helena Romann Tambelli
• Instituição Sede: Instituto de Ciências Ambientais, Químicas e Farmacêuticas (ICAQF). Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP). Campus Diadema. Diadema , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 21/10599-3 - Instituto Paulista de Resistência aos Antimicrobianos (Projeto ARIES), AP.CEPID
• Assunto(s): Ciprofloxacino
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: ciprofloxacina | degradação de compostos orgânicos | fotoeletrocatálise heterogênea | Liga TiNb | Óxidos nanotubulares | Sistema Nb-O-Ti | Processos Avançados de Tratamentos de Águas e Efluentes

Resumo

A liberação de antibióticos no meio ambiente pode levar à toxicidade crônica e ao desenvolvimento de resistência antimicrobiana. O processo de fotoeletrocatálise (FEC) tem se mostrado eficaz na degradação de compostos orgânicos ao empregar, em geral, óxidos metálicos como semicondutores. O TiO2 é um dos semicondutores mais utilizado devido a sua baixa toxicidade, alta reatividade fotoquímica, e alta resistência mecânica e à corrosão. Contudo, sua eficiência é limitada pela baixa excitação à luz visível e alta taxa de recombinação do par elétron/lacuna fotogerados. Uma forma de superar essas deficiências é a produção de óxidos mistos auto-organizados, como o sistema Nb-O-Ti. Nesse arranjo, os óxidos de Nb podem estar em diferentes estados de oxidação (2+, 4+ ou 5+), favorecendo a redução da taxa de recombinação do TiO2 e permitindo o aproveitamento da luz visível. Considerando a importância do material para a eficiência da FEC, este trabalho visa obter óxidos auto-organizados do sistema Nb-O-Ti a partir da liga de Ti-xNb (x = 2, 7, 14 e 22% m/m), seguido de tratamento térmico, e posterior emprego na degradação do antibiótico ciprofloxacina. A síntese dos eletrodos nanotubulares de Ti-O-Nb será feita por processo de anodização, sob condições previamente otimizadas em estudos do grupo de pesquisa ao qual esse projeto está inserido. A caracterização dos materiais será feita por microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios-X (DRX), espectrometria de reflectância (DRS) e por técnicas eletroquímicas (na ausência e presença de radiação UV). O tratamento térmico visará a obtenção de uma cristalinidade com alta fotoatividade sob luz UV-Vis. Ensaios de remoção da ciprofloxacina via fotólise, fotocatálise e fotoeletrocatálise serão realizados em reator fotoeletroquímico e a taxa de decaimento do poluente será analisada utilizando cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). Os resultados serão comparados de modo a encontrar a melhor composição da liga Ti-Nb e as condições de preparo do substrato (recozido ou têmpera) a ser empregada no tratamento de efluentes ou águas contaminadas, permitindo o reuso de águas industriais e o abastecimento de água com qualidade à população. Testes de avaliação de atividade antimicrobiana dos subprodutos gerados no processo de degradação também serão realizados. Na condição otimizada, em relação ao fotoeletrodo, serão realizados ensaios com água de abastecimento enriquecida com a ciprofloxacina a fim de avaliar a interferência da matriz real.