Degradation of sertraline using a continuous-flow filtration/photocatalysis system based on carbon fiber (PWB-3) modified with WO₃ under LED chip irradiation

Autor(es)

Rojas-Mantilla, Hernan Dario ; Irikura, Kallyni ; de Souza, Joao Carlos ; Ayala-Duran, Saidy Cristina ; Gomes, Paulo Clairmont Feitosa de Lima ; Salazar-Gonzalez, Ricardo ; Zanoni, Maria Valnice Boldrin

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL; v. 477, p. 15-pg., 2023-11-01.

Resumo

This work describes a filtration/photocatalytic system based on carbon fiber (CF) PWB-3 modified with WO3, to obtain a system capable of simultaneously filtering and degrading sertraline (SER) in simulated and real efflu-ents. The CF was prepared by chemical electrodeposition and subsequent thermal treatment at 450 degrees C. X-ray diffraction patterns of CF/WO3/450 showed characteristic peaks for C and WO3 in monoclinic phase (more photoactive). The material presented broad absorption in UV-Vis range (300-700 nm), and a band gap of 3.6 eV. Scanning electron micrographs showed a thin film (WO3) formation on the CF surface. XPS analysis assigned the species C 1s, O 1s, W (4f, 4f(7/2), 4d(5/2) 4d(3/2)), in addition to an intense peak at 530 eV attributed to metallic bonding (W-O). Modification with WO3 increased BET surface area from 0.20 to 3.1 m(2) g(-1), indicative of mesoporous-type material. Evaluation of the filtration/photocatalysis system under experimental conditions (100 mL, 2.0 mg L-1 SER, pH 5.6, and UV LED irradiation) enabled the optimization of reactor operating pa-rameters. Use of an ideal flow rate of 180 mL min(-1) and a membrane stabilization time of 30 min provided adequate contact between the solid and liquid phases and good mass transfer, achieving concentrations below the limit of detection for simulated and real effluent samples, at 90 and 30 min, respectively. It was shown that HO center dot, O-1(2), O-2 center dot(-), H2O2, and h(+) played an important role in SER degradation, with some degradation products being identified and the main route being hydroxylation, demethylation, and dechlorination reactions. The combined system showed excellent potential for filtration applications, reducing problems associated with encrustation, providing rapid retention, and simplifying the treatment of contaminated water. (AU)

• Processo FAPESP: 17/12790-7 - Preparação e caracterização de eletrodos nanoestruturados de TiO2 modificados com estruturas metal orgânico (MOFs) para a aplicação na pré-concentração e redução de CO2
• Beneficiário: Kallyni Irikura
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 14/50945-4 - INCT 2014: Instituto Nacional de Tecnologias Alternativas para Detecção, Avaliação Toxicológica e Remoção de Micropoluentes e Radioativos
• Beneficiário: Maria Valnice Boldrin
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 22/02991-3 - Novas estratégias analíticas para determinação de compostos químicos emergentes em amostras ambientais, alimentos e de fluídos biológicos
• Beneficiário: Paulo Clairmont Feitosa de Lima Gomes
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Projeto Inicial
• Processo FAPESP: 15/12998-1 - Métodos cromatográficos e eletroanalíticos aplicados na determinação de p-toluenodiamina e p-aminofenol em meio oxidativo usados em tintura permanente de cabelos.
• Beneficiário: João Carlos de Souza
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 21/12866-9 - Desenvolvimento de sensores eletroquímicos utilizados na detecção eletroquímica de BTEXs em águas residuais de petróleo autoalimentados por uma célula a combustível microbiana: detecção de BTEXs, tratamento e produção de energia
• Beneficiário: João Carlos de Souza
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 19/13113-4 - Processos foto (eletro) catalíticos e fotoeletro-fenton para eliminar contaminantes emergentes de águas de rejeito industriais
• Beneficiário: Maria Valnice Boldrin
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular