Fotodegradação do fungicida tiabendazol usando rejeitos industriais com propriedades magnéticas

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dc.contributor.advisor-co1Lelis, Maria de Fátima Fontes
dc.contributor.advisor1Fernandes, Antonio Alberto Ribeiro
dc.contributor.authorFerreira, Sandra Aparecida Duarte
dc.contributor.referee1Ventura, José Aires
dc.contributor.referee2Fernandes, Patrícia Machado Bueno
dc.contributor.referee3Freitas, Marcos Benedito José Geraldo de
dc.contributor.referee4Biasi, Ronaldo Sergio de
dc.date.accessioned2019-03-11T12:42:45Z
dc.date.available2019-03-11
dc.date.available2019-03-11T12:42:45Z
dc.date.issued2018-12-11
dc.description.abstractThe treatment of effluents from the agricultural industries is a subject of great environmental interest due to the impacts caused by inadequate management. Most often, the water used in post-harvest fruit washing accumulates toxic residues such as pesticides, herbicides, algicides, and fungal spores that are potentially polluting. In the papaya crop, the post-harvest fruits are treated in a tank containing fungicide syrup to control fungi that cause rot. This fruit wash effluent has a significant concentration of thiabendazole and can not be discarded in water bodies. The use of advanced oxidative processes (AOPs) appears as an alternative to conventional water treatment methods to reduce the impact caused by the use of the fungicide. The Fenton and photo-Fenton systems are highly efficient and low operational AOPs, widely used in the degradation of various pollutants such as pesticides, drug residues, hormones, dyes and others. The degradation of thiabendazole (TBZ) was evaluated by the solar heterogeneous photo-Fenton process with photocatalyst from particulate material (RMP), granite cutting residue (RBG) and Cu, Co, Mn and Ni ferrites. The catalysts were characterized by X - ray diffractometry (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and inductively coupled plasma emission spectrometry (ICP OES). Sorting of the experimental factors was done with the RMP catalyst, in complete factorial design of type 23 with the variables: pH, mass of catalyst and [H2O2]. Only pH and [H2O2] significantly influenced the degradation of TBZ, monitored by UV-visible spectrophotometry at λ = 302 nm. The conditions of reactions under solar irradiation were: 20.0 mg of catalyst (0.7 gL-1 ), [H2O2] = 0.040 molL-1 and pH 3.0. The degradation efficiency with RMP, RBG and Cu ferrite at pH 3.0 reached levels of approximately 90% within 60 minutes of reaction. The Ni, Mn and Co ferrites present this percentage degradation in 90 minutes of reaction. The rate of photolysis with hydrogen peroxide reached degradation efficiency of 70% and 83% at 60 and 90 minutes, respectively. The performance of the photocatalysts were evaluated at pH 6.0 due to the proximity to the pH of the effluent. At this pH, the ferrite performance of Cu is highlighted, with 86% in 30 minutes of reaction. In 60 minutes, Cu and RBG ferrite presented 96% and 90% efficiency, respectively. The kinetic model of pseudo-first order was the one that most adjusted to the degradation of TBZ in the heterogeneous photo Fenton system, with the use of the photocatalysts studied. The stability of RMP after the fifth reaction cycle showed no loss in the degradation efficiency of TBZ. The decrease of COD in the papaya wash effluent, after photocatalytic treatment with RMP, was greater than 60%. The TBZ degradation by-products analyzed by ion chromatography reached 88.9% degradation, 79.0% in formic acid and 9.9% in acetic acid in 60 minutes of reaction with the RMP <270 catalyst. The use of RMP, RBG and Cu, Co, Mn and Ni ferrites by the heterogeneous photo-Fenton system with sunlight presents an efficient performance in TBZ degradation, which allows its use on a larger scale. The reuse of the RMP catalyst in five reaction cycles is advantageous due to its stability and ease of separation of the reaction medium by the application of a magnetic field. Combining effluent treatment with high degradation efficiency of pollutants to factors that reduce the cost of the process contributes to the reduction of the impacts caused by the launch of TBZ into environment.eng
dc.description.resumoO tratamento de efluentes das indústrias agropecuárias é um assunto de grande interesse do ponto de vista ambiental, devido aos impactos causados quando ocorre um gerenciamento inadequado. Na maioria das vezes, a água utilizada na lavagem dos frutos no tratamento pós-colheita acumula resíduos tóxicos como pesticidas, algicidas e esporos de fungos que são potencialmente poluidores. Na cultura do mamoeiro, os frutos são tratados em tanque contendo calda fungicida para controle dos fungos causadores de podridões. Esse efluente do tratamento dos frutos possui uma concentração significativa de resíduos e não pode ser descartado nos corpos d’água. A utilização de processos oxidativos avançados (POAs) surge como alternativa aos métodos convencionais de tratamento da água para diminuir o impacto causado pelo uso dos fungicidas. Os sistemas Fenton e foto Fenton são POAs de alta eficiência e de baixo custo operacional, muito utilizados na degradação de diversos poluentes, como: pesticidas, resíduos de fármacos, hormônios, corantes e outros. A degradação do fungicida tiabendazol (TBZ) utilizado no tratamento químico de lavagem do fruto pós-colheita foi avaliada pelo processo foto Fenton heterogêneo com fotocalisadores provenientes de material particulado (RMP), de rejeito do beneficiamento de granito (RBG) e de ferritas de Cu, Co, Mn e Ni, sintetizadas a partir de rejeitos de baterias. Os catalisadores foram caracterizados por difratometria de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectrometria óptica de emissão com plasma indutivamente acoplado (ICP OES). A triagem dos fatores experimentais foi realizada com o catalisador RMP, em planejamento fatorial completo do tipo 23 com as variáveis: pH, massa de catalisador e [H2O2]. Apenas pH e [H2O2] influenciaram significativamente a degradação de TBZ, monitorada por espectrofotometria UV-visível em λ=302 nm. As condições de reações sob irradiação solar foram: 20,0 mg de catalisador (0,7gL-1 ), [H2O2] = 0,040 molL-1 e pH 3,0. A eficiência de degradação com RMP, RBG e ferrita de Cu, em pH 3,0, alcançou níveis de aproximadamente 90% em 60 minutos, enquanto que as ferritas de Ni, Mn e Co apresentam igual percentual em 90 minutos de reação. A taxa de fotólise com peróxido de hidrogênio alcançou eficiência de degradação de 70% e 83% em 60 e 90 minutos, respectivamente. O desempenho dos fotocatalisadores foi avaliado em pH 6,0 devido à proximidade com o pH do efluente do tratamento pós-colheita. Neste pH, destacase o desempenho da ferrita de Cu, com 86% em 30 minutos de reação. Em 60 minutos, a ferrita de Cu e o RBG apresentaram 96% e 90% de eficiência, respectivamente. O modelo cinético de pseudo-primeira ordem foi o que mais se ajustou à degradação de TBZ no sistema foto Fenton heterogêneo, com o uso dos fotocatalisadores estudados. A estabilidade de RMP após o quinto ciclo de reação não apresentou perda na eficiência de degradação de TBZ. A diminuição de DQO no efluente do tratamento pós-colheita foi maior que 60%. Os subprodutos de degradação de TBZ analisados por cromatografia de íons alcançaram 88,9% de degradação que corresponde a 79,0% de ácido fórmico e 9,9% de ácido acético, em 60 minutos de reação, com o catalisador RMP<270. A utilização de RMP, RBG e ferritas de Cu, Co, Mn e Ni pelo sistema foto Fenton heterogêneo com luz solar apresenta eficiente desempenho na degradação de TBZ, que permite seu emprego em maior escala. A reutilização do catalisador RMP em cinco ciclos de reação apresenta-se como vantagem econômica devido a sua estabilidade e facilidade de separação do meio reacional, mediante aplicação de um campo magnético. Associar tratamento de efluente com alta eficiência de degradação de poluentes a fatores que diminuem o custo do processo contribui para a diminuição dos impactos causados pelo lançamento de TBZ no ambiente.
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/10756
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseDoutorado em Biotecnologia
dc.publisher.departmentCentro de Ciências da Saúde
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Biotecnologia
dc.rightsopen access
dc.subjectPhoto Fentoneng
dc.subjectAOPseng
dc.subjectThiabendazoleeng
dc.subjectFerriteseng
dc.subjectFotodegradaçãopor
dc.subjectFoto Fentonpor
dc.subjectPOAspor
dc.subjectTiabendazolpor
dc.subjectFerritaspor
dc.subject.cnpqBiotecnologia
dc.subject.udc61
dc.titleFotodegradação do fungicida tiabendazol usando rejeitos industriais com propriedades magnéticas
dc.typedoctoralThesis
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