Remoção do microcontaminante ciprofloxacina em água residuária sintética aplicando processo eletrolítico

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Kappes, Cesar Augusto
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/29740
Resumo: Ciprofloxacin (CIP) is an antibiotic of the fluoroquinolone class, has low biodegradability and possible toxic effects on the environment. Due to its extensive use, it is considering an emerging pollutant present in environmental compartments such as water, sludge and sewage that contributes to the phenomenon of resistance to antimicrobials. This work aimed to study the optimal conditions for the removal of CIP in synthetic wastewater, using electrolytic treatment, through a laboratory scale reactor using aluminum electrodes. The experiments performed using standard solutions with concentrations of 10 mg L1 of CIP. The operational parameters of the reactor initial pH, voltage and NaCl concentration optimized based on the reduction of the CIP concentration, by means of 2³ full factorial design followed by optimization by the response surface methodology employing central composite rotational design (DCCR). After optimization, the removal kinetics evaluated in a time of 120 min with monitoring of CIP concentration, QOD, electrode mass loss, pH, Al3+ concentration in the solution and the evaluation of the sludge generated by infrared spectroscopy (FT - GO). The best operating condition obtained was pH = 7.6; Voltage = 5.6 V and [NaCl] = 0.6 g L-1, with a predicted removal of 78.52% within 30 min. The reaction kinetics fitted to the second-order kinetic model, both for CIP removal and for COD removal, presenting the R2 correlation coefficients of 0.98 and 0.88, respectively. The FT-IR analysis suggests that in addition to the removal of CIP by electrocoagulation mechanism, which are based on adsorption, there is also the occurrence of degradation by the electro-oxidation mechanism, promoted by oxidizing species such as hypochlorite ion and hydroxyl radical. In general terms, the applied electrolytic process proved to be favorable for the removal of CIP in synthetic wastewater.
id UTFPR-12_4b5c314cba6e44ee9c8a3c90f2d4a123
oai_identifier_str oai:repositorio.utfpr.edu.br:1/29740
network_acronym_str UTFPR-12
network_name_str Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
repository_id_str
spelling Remoção do microcontaminante ciprofloxacina em água residuária sintética aplicando processo eletrolíticoRemoval of ciprofloxacin microcontaminant in synthetic wastewater applying electrolytic processÁguas residuaisPoluentesÁguas residuais - Purificação - Processo eletrolíticoToxicologia ambientalSewagePollutantsSewage - Purification - Electrodialysis processEnvironmental toxicologyCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICACiprofloxacin (CIP) is an antibiotic of the fluoroquinolone class, has low biodegradability and possible toxic effects on the environment. Due to its extensive use, it is considering an emerging pollutant present in environmental compartments such as water, sludge and sewage that contributes to the phenomenon of resistance to antimicrobials. This work aimed to study the optimal conditions for the removal of CIP in synthetic wastewater, using electrolytic treatment, through a laboratory scale reactor using aluminum electrodes. The experiments performed using standard solutions with concentrations of 10 mg L1 of CIP. The operational parameters of the reactor initial pH, voltage and NaCl concentration optimized based on the reduction of the CIP concentration, by means of 2³ full factorial design followed by optimization by the response surface methodology employing central composite rotational design (DCCR). After optimization, the removal kinetics evaluated in a time of 120 min with monitoring of CIP concentration, QOD, electrode mass loss, pH, Al3+ concentration in the solution and the evaluation of the sludge generated by infrared spectroscopy (FT - GO). The best operating condition obtained was pH = 7.6; Voltage = 5.6 V and [NaCl] = 0.6 g L-1, with a predicted removal of 78.52% within 30 min. The reaction kinetics fitted to the second-order kinetic model, both for CIP removal and for COD removal, presenting the R2 correlation coefficients of 0.98 and 0.88, respectively. The FT-IR analysis suggests that in addition to the removal of CIP by electrocoagulation mechanism, which are based on adsorption, there is also the occurrence of degradation by the electro-oxidation mechanism, promoted by oxidizing species such as hypochlorite ion and hydroxyl radical. In general terms, the applied electrolytic process proved to be favorable for the removal of CIP in synthetic wastewater.A Ciprofloxacina (CIP) é um antibiótico da classe das fluoroquinolonas, possui baixa biodegradabilidade e com possíveis efeitos tóxicos no meio ambiente. Pelo uso extensivo é considerada um poluente emergente presente em compartimentos ambientais como águas, lodos e esgotos que contribui para o fenômeno da resistência a antimicrobianos. Este trabalho buscou estudar as condições ótimas para a remoção da CIP em água residuária sintética, utilizando o tratamento de eletrolítico, por meio de um reator em escala laboratorial utilizando eletrodos de alumínio. Os experimentos foram realizados a partir de soluções padrão com concentrações de 10 mg L1 de CIP. Os parâmetros operacionais do reator pH inicial, tensão e concentração de NaCl foram otimizados baseados na redução da concentração da CIP, por meio do planejamento fatorial completo 2³ seguido de otimização pela metodologia de superfície de resposta empregando delineamento composto central rotacional (DCCR). Após a otimização avaliou-se a cinética de remoção no tempo de 120 min com monitoramento da concentração de CIP, DQO, perda de massa dos eletrodos, pH, concentração de Al3+ na solução e a avaliação do lodo gerado por espectroscopia no infravermelho (FT-IR). A melhor condição operacional obtida foi pH = 7,6; Tensão = 5,6 V e [NaCl] = 0,6 g L-1, com previsão de remoção de 78,52% no tempo de 30 min. A cinética da reação se ajustou ao modelo cinético de segunda-ordem, tanto para a remoção de CIP quanto para a remoção da DQO, apresentando os coeficientes de correlação R2 de 0,98 e 0,88, respectivamente. A análise de FT-IR sugere que além da remoção da CIP por mecanismo de eletrocoagulação, que se baseiam em adsorção há também a ocorrência da degradação pelo mecanismo de eletro-oxidação, promovido por espécies oxidantes como íon hipoclorito e radical hidroxila. Em linhas gerais o processo eletrolítico aplicado mostrou-se favorável para a remoção de CIP em água residuária sintética.Universidade Tecnológica Federal do ParanáMedianeiraBrasilLicenciatura em QuímicaUTFPRCosta Junior, Ismael LaurindoCosta Junior, Ismael LaurindoGiona, Renata MelloLied, Eduardo BorgesKappes, Cesar Augusto2022-09-26T17:26:50Z2022-09-26T17:26:50Z2021-12-08info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisapplication/pdfKAPPES, Cesar Augusto. Remoção do microcontaminante ciprofloxacina em água residuária sintética aplicando processo eletrolítico. 2021. Trabalho de Conclusão de Curso (Licenciatura em Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Medianeira, 2021.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/29740porhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPR2022-09-27T06:07:36Zoai:repositorio.utfpr.edu.br:1/29740Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestriut@utfpr.edu.br || sibi@utfpr.edu.bropendoar:2022-09-27T06:07:36Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false
dc.title.none.fl_str_mv Remoção do microcontaminante ciprofloxacina em água residuária sintética aplicando processo eletrolítico
Removal of ciprofloxacin microcontaminant in synthetic wastewater applying electrolytic process
title Remoção do microcontaminante ciprofloxacina em água residuária sintética aplicando processo eletrolítico
spellingShingle Remoção do microcontaminante ciprofloxacina em água residuária sintética aplicando processo eletrolítico
Kappes, Cesar Augusto
Águas residuais
Poluentes
Águas residuais - Purificação - Processo eletrolítico
Toxicologia ambiental
Sewage
Pollutants
Sewage - Purification - Electrodialysis process
Environmental toxicology
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
title_short Remoção do microcontaminante ciprofloxacina em água residuária sintética aplicando processo eletrolítico
title_full Remoção do microcontaminante ciprofloxacina em água residuária sintética aplicando processo eletrolítico
title_fullStr Remoção do microcontaminante ciprofloxacina em água residuária sintética aplicando processo eletrolítico
title_full_unstemmed Remoção do microcontaminante ciprofloxacina em água residuária sintética aplicando processo eletrolítico
title_sort Remoção do microcontaminante ciprofloxacina em água residuária sintética aplicando processo eletrolítico
author Kappes, Cesar Augusto
author_facet Kappes, Cesar Augusto
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Costa Junior, Ismael Laurindo
Costa Junior, Ismael Laurindo
Giona, Renata Mello
Lied, Eduardo Borges
dc.contributor.author.fl_str_mv Kappes, Cesar Augusto
dc.subject.por.fl_str_mv Águas residuais
Poluentes
Águas residuais - Purificação - Processo eletrolítico
Toxicologia ambiental
Sewage
Pollutants
Sewage - Purification - Electrodialysis process
Environmental toxicology
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
topic Águas residuais
Poluentes
Águas residuais - Purificação - Processo eletrolítico
Toxicologia ambiental
Sewage
Pollutants
Sewage - Purification - Electrodialysis process
Environmental toxicology
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
description Ciprofloxacin (CIP) is an antibiotic of the fluoroquinolone class, has low biodegradability and possible toxic effects on the environment. Due to its extensive use, it is considering an emerging pollutant present in environmental compartments such as water, sludge and sewage that contributes to the phenomenon of resistance to antimicrobials. This work aimed to study the optimal conditions for the removal of CIP in synthetic wastewater, using electrolytic treatment, through a laboratory scale reactor using aluminum electrodes. The experiments performed using standard solutions with concentrations of 10 mg L1 of CIP. The operational parameters of the reactor initial pH, voltage and NaCl concentration optimized based on the reduction of the CIP concentration, by means of 2³ full factorial design followed by optimization by the response surface methodology employing central composite rotational design (DCCR). After optimization, the removal kinetics evaluated in a time of 120 min with monitoring of CIP concentration, QOD, electrode mass loss, pH, Al3+ concentration in the solution and the evaluation of the sludge generated by infrared spectroscopy (FT - GO). The best operating condition obtained was pH = 7.6; Voltage = 5.6 V and [NaCl] = 0.6 g L-1, with a predicted removal of 78.52% within 30 min. The reaction kinetics fitted to the second-order kinetic model, both for CIP removal and for COD removal, presenting the R2 correlation coefficients of 0.98 and 0.88, respectively. The FT-IR analysis suggests that in addition to the removal of CIP by electrocoagulation mechanism, which are based on adsorption, there is also the occurrence of degradation by the electro-oxidation mechanism, promoted by oxidizing species such as hypochlorite ion and hydroxyl radical. In general terms, the applied electrolytic process proved to be favorable for the removal of CIP in synthetic wastewater.
publishDate 2021
dc.date.none.fl_str_mv 2021-12-08
2022-09-26T17:26:50Z
2022-09-26T17:26:50Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/bachelorThesis
format bachelorThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv KAPPES, Cesar Augusto. Remoção do microcontaminante ciprofloxacina em água residuária sintética aplicando processo eletrolítico. 2021. Trabalho de Conclusão de Curso (Licenciatura em Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Medianeira, 2021.
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/29740
identifier_str_mv KAPPES, Cesar Augusto. Remoção do microcontaminante ciprofloxacina em água residuária sintética aplicando processo eletrolítico. 2021. Trabalho de Conclusão de Curso (Licenciatura em Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Medianeira, 2021.
url http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/29740
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Medianeira
Brasil
Licenciatura em Química
UTFPR
publisher.none.fl_str_mv Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Medianeira
Brasil
Licenciatura em Química
UTFPR
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
instacron:UTFPR
instname_str Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
instacron_str UTFPR
institution UTFPR
reponame_str Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
collection Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
repository.mail.fl_str_mv riut@utfpr.edu.br || sibi@utfpr.edu.br
_version_ 1850497964934430720