ÁREA: Ambiental
TÍTULO: EFEITO DA CONCENTRAÇÃO DE FERRO NA CINÉTICA DE DEGRADAÇÃO DO ANTIBIÓTICO CLORANFENICOL PELO PROCESSO FOTO-FENTON
AUTORES: Paiva, V.A.B. (UFU) ; Trovó, A.G. (UFU) ; Machado, A.E.H. (UFU)
RESUMO: Neste trabalho foi avaliado o efeito da concentração de Fe(II) (5, 10 e 15 mg/L)
na cinética de degradação de 200 mg/L do antibiótico cloranfenicol (CFC) pelo
processo foto-Fenton. Para todas as concentrações de ferro avaliadas, a mesma
eficiência de remoção de CFC e carbono orgânico dissolvido (COD) foi obtida.
Contudo, utilizando 5 mg/L de Fe(II), menor velocidade de remoção de CFC e COD foi
obtida em relação a 10 e 15 mg/L. Por outro lado, não houve aumento da velocidade
de remoção de CFC e COD quando a concentração de Fe(II) aumentou de 10 para 15
mg/L, sendo 10 mg/L de Fe(II) escolhida como ótima. Em condição otimizada, a
concentração de CFC ficou abaixo do limite de quantificação (0,13 mg/L) e 94% de
remoção de COD foram obtidos após 18 e 120 min, respectivamente.
PALAVRAS CHAVES: efluentes; fármacos; descontaminação de água
INTRODUÇÃO: Existem numerosas evidências da crescente presença de contaminantes orgânicos em
águas superficiais que contribuem para o progresso da poluição. Dentre estes, os
fármacos, em especial os antibióticos, são exemplos de substâncias orgânicas
utilizadas em grandes quantidades há décadas tanto na medicina humana quanto na
veterinária (crescimento de gado, aquicultura, produção avícola e suína), mas só
atualmente tem sido dada maior atenção à sua presença e persistência em
ambientes aquáticos. A preocupação com antibióticos se deve ao conhecimento da
contribuição dos mesmos para o desenvolvimento da resistência bacteriana e por
influenciarem no crescimento e desenvolvimento de plantas (MIGLIORE et al.,
1995; MELO et al., 2009; REGITANO; LEAL, 2010). Dentre os antibióticos, o
cloranfenicol tem sido amplamente utilizado desde os anos 50 para o combate de
várias doenças infecciosas em animais domésticos, devido ao seu baixo custo,
facilidade de obtenção e eficiência (AJIT et al., 2006). Por outro lado, esse
antibiótico apresenta graves efeitos tóxicos em humanos, incluindo depressão da
medula óssea (anemia aplástica) e a "síndrome do bebê cinzento" (WOODWARD,
2004). Neste contexto, processos oxidativos avançados (POA) podem ser utilizados
como alternativa de tratamento de águas residuais contendo este tipo de
contaminante. Dentre os POA, o processo Foto-Fenton, baseado na geração de
radicais hidroxila pela decomposição catalítica de H2O2
por íons Fe(II) em meio ácido, tem apresentando grande eficiência na degradação
de diferentes classes de compostos orgânicos. Dessa maneira, o objetivo deste
trabalho foi avaliar o efeito da concentração de Fe(II) na cinética de
degradação do antibiótico cloranfenicol durante o processo foto-Fenton.
MATERIAL E MÉTODOS: Todos os reagentes utilizados para o desenvolvimento deste trabalho foram de
grau analítico. Os experimentos de fotodegradação foram realizados num sistema
de fotodegradação, que consiste de um reator cilindro anular oco (0,280 L) com
uma lâmpada de vapor de mercúrio de alta pressão de 400 W, inserida no centro
deste reator, a qual apresenta uma dose média de radiação UVA de 1.100
W.m-2 e um fluxo fotônico de 3,3 x 10-6 einstein/s entre
295 e 710 nm. Um volume de 5 L de solução 200 mg/L de CFC ficou sob recirculação
numa vazão de 2,14 L/min, depois da adição de ferro para a concentração desejada
(5, 10 ou 15 mg/L, separadamente), ajuste do pH entre 2,5 a 2,8 e adição de 400
mg/L de H2O2. A eficiência do processo foi determinada
pelo decaimento da concentração de CFC e COD e consumo de
H2O2. A concentração do CFC foi monitorada por
cromatografia líquida de alta eficiência com detecção por absorção no
ultravioleta (CLAE-UV), a concentração de COD utilizando-se um analisador de
carbono (TOC-VCPH/CPN - Shimadzu), e a concentração H2O2
residual espectrofotometricamente, após complexação com metavanadato de amônio
(NOGUEIRA et al., 2005). As amostras (10 mL) para análise de CLAE-UV foram
coletadas a cada 2 min até 30 min, enquanto para as análises de COD e
H2O2, as amostras (40 mL) foram coletadas em intervalos de
10 min até 120 min. Após coleta e antes das determinações de CLAE-UV e COD,
sulfito de sódio foi adicionado em excesso ao meio para garantir o consumo de
peróxido residual e consequentemente interromper a reação de Fenton.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A relação entre a remoção de CFC e COD, assim como o consumo de peróxido de
hidrogênio com a concentração de ferro são demonstrados nas Figuras 1 e 2 (em
anexo). Embora a mesma eficiência de remoção de CFC e COD foi obtida ao final do
processo para todas as concentrações de ferro avaliadas (5, 10 e 15 mg/L), pode
ser observado que para a menor concentração de ferro utilizada (5 mg/L), a
velocidade de remoção de CFC e COD é menor (Figuras 1 e 2). Comportamento
semelhante foi obtido com relação à velocidade de consumo de peróxido de
hidrogênio (Figura 2). Por outro lado, o aumento da concentração de ferro de 5
para 10 mg/L, permitiu um aumento na velocidade de remoção de CFC e COD,
mantendo-se constante quanto a concentração de ferro aumentou de 10 para 15
mg/L, principalmente em relação à remoção de CFC (Figura 1). Dessa maneira, nas
condições utilizadas, a melhor concentração de ferro foi a de 10 mg/L.
Utilizando esta concentração, a concentração de CFC ficou abaixo do limite de
quantificação (0,13 mg/L) e 94% de mineralização foram obtidos após 18 e 120
min, respectivamente. Nogueira et al., (2002) observaram que a eficiência de
remoção de carbono orgânico total (COT) de uma solução 1,0 mmol/L de ácido
dicloroacético aumentou de 48 para 86% quando a concentração inicial do complexo
ferrioxalato de potássio (FeOx) aumentou de 0,2 para 0,8 mmol/L, permanecendo
constante em 84% usando 1,0 mmol/L de FeOx e diminuindo para 52% com 1,5 mmol/L
de FeOx. Outros estudos foram feitos avaliando o efeito da concentração de ferro
na mineralização de efluentes têxteis e chorume (VILAR et al., 2011; ROCHA et
al., 2011). Estes autores também observaram um efeito positivo do aumento da
concentração de ferro na remoção de COD até uma determinada concentração do
mesmo.
Figura 1
Efeito da concentração de Fe2+ na remoção de
cloranfenicol durante o processo foto-Fenton.
Figura 2.
Efeito da concentração de Fe2+ na remoção de
cloranfenicol durante o processo foto-Fenton.
CONCLUSÕES: A concentração de ferro influenciou a velocidade de remoção de cloranfenicol e de
carbono orgânico dissolvido, contudo a mesma eficiência de degradação foi obtida
para as diferentes concentrações de ferro avaliadas. Dessa maneira, conclui-se que
o processo foto-Fenton pode ser utilizado como uma alternativa de tratamento para
efluentes industriais e de esgoto contendo este tipo de contaminante, garantindo a
preservação dos ecossistemas aquáticos e diminuindo o risco potencial de
contaminação da água de abastecimento público.
AGRADECIMENTOS: FAPEMIG, CNPq e CAPES
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: AJIT, K.; SARMAH, A. K.; MEYER, M.T.; BOXALL, A. B. A., 2006. A global perspective on the use, sales, exposure pathways, occurrence, fate and effects of veterinary antibiotics (VAs) in the environment. Chemosphere, 65: 725-759. MELO, S. A. S.; TROVÓ, A. G.; BAUTITZ, I. R.; NOGUEIRA, R. F. P., 2009. Degradação de fármacos residuais por processos oxidativos avançados. Química Nova, 32: 188-197. MIGLIORE, L.; BRAMBILLA, G.; COZZOLINO, S.; GAUDIO, L. Effect on plants of sulphadimethoxine used in intensive farming. Agriculture Ecosystems and Environment, 52: 103-110. NOGUEIRA, R. F. P.; TROVÓ, A. G.; MODÉ, D.F., 2002. Solar photodegradation of dichloroacetic acid and 2,4-dichlorophenol using an enhanced photo-Fenton process. Chemosphere, 48, 385-391. NOGUEIRA, R. F. P.; OLIVEIRA, M. C.; PATERLINI, W. C., 2005. Simple and fast spectrophotometric determination of H2O2 in photo-Fenton reactions using metavanadate. Talanta, 66, 86-91. REGITANO, J. B.; LEAL, R. M. P., 2010. Performance and environmental impacto of antibiotics in animal production in Brazil. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 34, 601-616. ROCHA, E. M. R.; VILAR, V. J. P.; FONSECA, A.; SARAIVA, I.; BOAVENTURA, R. A. R., 2011. Landfill leachate treatment by solar-driven AOPs. Solar Energy, 85, 46-56. VILAR, V. J. P.; PINHO, L. X., PINTOR, A. M. A., BOAVENTURA, R. A. R., 2011. Treatment of textile wastewaters by solar-driven advanced oxidation processes. Solar Energy, 85, 1927-1934. WOORDWARD, K. N., 2004. In: Watson, D. H. (Ed.), Pesticide, veterinary and other residues in food. Woodward Publisher Limited, Cambridge, p. 176 (cap. 8).
