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Fast degradation of 5-fluorouracil in urban wastewater by peroxymonosulfate activation using MgMnFe-layered double hydroxide

Texto completo
Autor(es):
de Melo Costa-Serge, Nayara Indore ; da Silva, Livia Eloy ; Grili, Maria Carolina Hebling ; Goncalves, Rosembergue Gabriel Lima ; Correales, York Estewin Serge ; Piva, Henrique Luis ; Tedesco, Antonio Claudio ; de Moraes, Luiz Alberto Beraldo ; Goncalves, Rogeria Rocha
Número total de Autores: 9
Tipo de documento: Artigo Científico
Fonte: Journal of Materials Science; v. 60, n. 35, p. 17-pg., 2025-09-03.
Resumo

The use of MgMnFe-layered double hydroxide (LDH) to activate peroxymonosulfate (PMS) for the rapid degradation of the anticancer drug 5-fluorouracil (5-FU) in purified water and pretreated urban wastewater was investigated for the first time, under near-neutral pH and dark conditions. The catalyst showed a lamellar structure with carbonate anions, high crystallinity, and phase purity confirmed by X-ray diffraction and Fourier transform infrared spectroscopy. The Brunauer-Emmett-Teller method yielded a specific surface area of 94.93 m2g-1, average pore diameter of 3.57 nm and a total pore volume of 0.344 cm3g-1. A complete degradation of 5-FU was achieved in 10 min in purified water and 240 min in pretreated urban wastewater, using 0.4 mM PMS and 0.5 g L(-)1 MgMnFe-LDH. Scavenger tests revealed that furfuryl alcohol and methanol inhibited the 5-FU degradation by 91% and 42%, respectively, while tert-butanol had a smaller impact, indicating that 1O2 and SO4<middle dot>- are the main reactive species, with a minor contribution from HO<middle dot>. The presence of 1O2 and HO<middle dot> was confirmed by electron paramagnetic resonance spectroscopy. The catalyst remained stable and active over four successive cycles. These results demonstrate the potential of MgMnFe-LDH as an efficient catalyst for advanced water treatment, particularly in the degradation of 5-FU, through the generation of both radical and non-radical reactive oxygen species. (AU)

Processo FAPESP: 23/05351-8 - Desenvolvimento de nanopartículas de luminescência persistente de óxido de perovskita dopadas com lantanídeos para bioimagem e marcação de segurança
Beneficiário:York Estewin Serge Correales
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Processo FAPESP: 21/11803-3 - Desenvolvimento e produção de arcabouços ósseos vascularizados
Beneficiário:Henrique Luis Piva
Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado Direto
Processo FAPESP: 23/07220-8 - Desenvolvimento de Sistemas Hidróxidos Duplos Lamelares/Nanopartículas Cobre-Cisteamina para Aplicações Ambientais: Degradação de Fármacos, Inativação de Patógenos e Sensoriamento
Beneficiário:Nayara de Melo Costa Serge
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Processo FAPESP: 21/14230-4 - Hidróxidos duplos lamelares à base de ferro como catalisadores multifuncionais na hidrogenação do CO2 a olefinas leves (C2-C4): avaliação do efeito da composição química e porosidade no desempenho catalítico
Beneficiário:Rosembergue Gabriel Lima Goncalves
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Processo FAPESP: 24/16925-8 - Cobre-cisteamina/Hidróxidos Duplos Lamelares com lantanídeos para aplicações ambientais: detecção de resíduos farmacêuticos e degradação por fotocatálise heterogênea
Beneficiário:Nayara de Melo Costa Serge
Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
Processo FAPESP: 20/04009-6 - Desenvolvimento de biotinta para impressão em 3D de scaffolds para regeneração de estruturas cartilaginosas
Beneficiário:Henrique Luis Piva
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
Processo FAPESP: 21/08111-2 - Materiais conversores de luz à base de terras raras: marcadores luminescentes, sensores e amplificadores ópticos
Beneficiário:Hermi Felinto de Brito
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
Processo FAPESP: 24/21925-7 - Degradação simultânea de antibióticos presentes em águas residuárias pelo processo de fotocatálise heterogênea com hidróxido duplo lamelar baseado em ZnAlNiCe
Beneficiário:Maria Carolina Hebling Grili
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
Processo FAPESP: 24/17123-2 - Investigação da Nanotermometria no NIR-II e a Bioimagem Hiperespectral com Nanomateriais à Base de Lantanídeos
Beneficiário:York Estewin Serge Correales
Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado