Estudo da eletrogeração de peróxido de hidrogênio utilizando eletrodos de difusão gasosa modificados com 9,10-fenantraquinona para aplicação no tratamento de efluentes contendo os antibióticos am

Autor(es)

Fernando Lindo Silva

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: São Carlos.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Química de São Carlos (IQSC/BT)
• Data de defesa: 2018-05-18

Membros da banca

Marcos Roberto de Vasconcelos Lanza; Paulo Olivi; Joelma Perez; Lucia Helena Mascaro Sales; Elton Fabiano Sitta

• Orientador: Marcos Roberto de Vasconcelos Lanza

Resumo

Fármacos tem sido foco de diversas estudos e pesquisas devido à constatação de sua ocorrência em diversos compartimentos ambientais. Esses compostos, com destaque para os antibióticos, apresentam biodegradação limitada e contínua introdução nos sistemas hídricos devido ao descarte incorreto, eliminação por excreção de parte da dose ingerida e, principalmente, pelo processo de fabricação nas indústrias farmacêuticas. Como as formas convencionais de tratamento têm se mostrado pouco efetivas, a tecnologia eletroquímica associada aos processos oxidativos avançados (POA) têm se mostrado uma maneira eficiente na degradação desses compostos. Em diversos estudos, os eletrodos de difusão gasosa (EDG) são apresentados como uma opção promissora no que diz respeito à eletrogeração de peróxido de hidrogênio, uma das principais fontes de radical hidroxila utilizado nos POA. Nesse aspecto, surgem estudos sobre modificadores que podem atuar como catalisadores nesse processo. Neste trabalho estudou-se o comportamento eletroquímico de dois modificares orgânicos suportados em matriz condutora de carbono Printex 6L. Os compostos orgânicos escolhidos, pertencentes a classe das quinonas, foram a 2-terc-butil-9,10-antraquinona (TBA) e a 9,10 fenantraquinona (FQA). Os estudos foram realizados em um eletrodo de disco/anel rotatório (RRDE), depositando-se uma microcamada porosa, contendo ou não o modificador, sobre o carbono vítreo deste eletrodo. Através dos resultados de voltametria cíclica e linear pode-se avaliar a geração de peróxido de hidrogênio, que foi superior para as microcamadas com adição dos modificadores. O material com 0,5% (m/m) de FQA mostrou-se o mais eficiente entre todos, com 30% de rendimento a mais quando comparado à matriz Printex e 6% maior quando comparada a mesma quantidade de TBA na produção do peróxido. Estudou-se também a eficiência da FQA para a produção de peróxido de hidrogênio (H2O2) a partir da reação de redução do oxigênio gasoso (O2), em eletrodos de difusão gasosa (EDG). Considerando os cinco eletrodos estudados (Printex não modificado e modificado com 0,1, 0,5, 1,0 e 2,0% de FQA) foi realizada uma avaliação sobre qual eletrodo seria o mais apto a ser utilizado nos trabalhos de degradação dos fármacos. Para isso fez-se a análise da concentração de peróxido de hidrogênio eletrogerada, o consumo energético e a cinética envolvida no processo. Os resultados mostraram um aumento significativo na produção de peróxido para os eletrodos modificados com 0,5 e 1,0% de FQA. Sendo que o eletrodo sem modificação atingiu um máximo de 215 ppm de H2O2 em um potencial de -1,4 V com um consumo energético de 29 kWh kg-1 de H2O2. O eletrodo modificado com 0,5% de FQA alcançou 566 pmm de H2O2 em um potencial de -1,4 V com um consumo energético de 14 kWh kg-1 de H2O2. Estudou-se também a degradação dos antibióticos amoxicilina e ampicilina (AMX e AMP) com anodos condutores comerciais de diamante dopados com boro. A influência da densidade de corrente aplicada (15, 30 e 60 mA cm-2) para o mesmo eletrólito de suporte (3 g / L de Na2SO4) e a mesma concentração inicial de antibióticos (100 mg dm-3 cada) foi avaliada. A mineralização total dos antibióticos foi atingida. Além disso, o processo foi encontrado para ser mais eficiente na densidade de corrente de 30 mA cm-2. Os resultados demonstram a importância dos processos eletroquímicos mediados na degradação de AMX e AMP. Esta influência foi confirmada por alguns testes em que a eletrólise foi acoplada à radiação UV ou à radiação ultrassônica. O uso de radiação UV resulta em uma degradação menos eficiente, enquanto que o ultrassom melhora um pouco a taxa de mineralização quando comparado ao processo eletrolítico simples. (AU)

• Processo FAPESP: 13/16690-6 - Estudo da degradação dos antibióticos amoxicilina e ampicilina utilizando eletrodos de difusão gasosa modificados com quinonas (2-terc-butil-9,10-antraquinona e 2-etil-9,10-antraquinona)
• Beneficiário: Fernando Lindo Silva
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado