12° ENTEQUI - Investigação de diferentes fontes de ferro para atuar como catalisadores de processo foto-Fenton na degradação de fármacos

Investigação de diferentes fontes de ferro para atuar como catalisadores de processo foto-Fenton na degradação de fármacos

AUTORES: Silva, F.S. (UFPE) ; Neves, N.S.C.S. (UFPE) ; Cavalcanti, V.O.M. (UFPE) ; Honorato, F.A. (UFPE) ; Napoleão, D.C. (UFPE)

RESUMO: Os processos oxidativos avançados (POA) vêm sendo utilizados para o tratamento de contaminantes que são persistentes aos tratamentos convencionais. Para este trabalho, o POA foto-Fenton foi empregado para tratar dois anti-inflamatórios utilizando reator de bancada com radiação UV-C, testando o emprego de diferentes fontes de ferro. Após analisar o emprego dos minerais pirita, magnetita e hematita, constatou-se que este último apresentou maior atividade fotocatalítica, conduzindo a uma degradação superior a 84%. Isto mostra que este material pode ser utilizado como catalisador para POA.

PALAVRAS CHAVES: Meloxicam; Tenoxicam; POA

INTRODUÇÃO: A presença de fármacos em matrizes aquáticas vem sendo detectada em diferentes concentrações. Eles são dispostos no meio ambiente por meio da excreção adicional, despejo dos efluentes e descartes inadequados (ALFONSO-MUNIOZGUREN et al., 2021). Aliado a isso, não há regulamentos sobre a presença destas substâncias em águas residuais, que por serem recalcitrantes aos processos convencionais de tratamento necessitam de tecnologias alternativas, como os processos oxidativos avançados (POA), para atingir sua degradação) (ARSHAD et al., 2020). Os POA é uma técnica de tratamento favorável e eficaz na degradação de fármacos, sendo aplicados aos tratamentos de água e esgoto (BORAH; KUMAR; DEVI, 2020). O princípio deste tipo de tratamento é a geração dos radicais hidroxilas que são capazes de reagir com compostos orgânicos (NAPOLEÃO; SANTANA, 2021). Eles podem ser classificados quanto ao uso ou não de uma fonte luminosa, sendo o foto-Fenton um dos processos mais utilizados na degradação de várias classes de contaminantes (CLARIZIA et al., 2017). Quanto à disposição do catalisador no meio podem ser classificados em heterogêneos e homogêneos. Os processos heterogêneos substituem o Fe²⁺ por um catalisador sólido, em especial, os óxidos de ferro de várias formas tais como pirita, magnetita e hematita (WANG; ZHUAN, 2020). Estas fontes de ferro são abundantes, apresentam baixo custo, além de sua recuperação e reutilização elevar seus benefícios (MUNOZ et al., 2015). Dessa forma, o presente trabalho teve como objetivo investigar a utilização dos minerais hematita, pirita e magnetita como catalisadores do processo foto-Fenton para degradação da mistura dos fármacos meloxicam e tenoxicam.

MATERIAL E MÉTODOS: Para os testes de degradação, preparou-se uma de trabalho (ST) que consistiu em mistura aquosa contendo 10 mg.L^-1 de cada fármaco (meloxicam e tenoxicam). A ST foi analisada via espectrofotometria de UV/Vis (equipamento da ThermoScientific) através de varredura espectral para definição do comprimento de onda característico (λ) e posterior construção da curva analítica com faixa linear de 1 a 15 mg.L^-1. 50 mL da solução de trabalho foram submetidos ao processo foto-Fenton durante 120 min, em pH entre 4 e 5. Para tal, variou-se a [H₂O₂] em 50, 80 e 100 mg.L^-1 para cada um dos catalisadores testados (hematita, pirita e magnetita; todos comerciais). A massa dos catalisadores usada foi fixada em 25 mg. Vale ressaltar que o peróxido de hidrogênio 30% v/v (Química Moderna) utilizado foi previamente padronizado. Para o tratamento, empregou-se um reator de bancada com radiação UV-C (Zaidan et al. 2017) (emissão de fótons: 1,50x10-3 W·cm-2) e todas as amostras foram quantificadas antes e após o tratamento no λ previamente selecionado. Após a aquisição dos resultados obtidos dos ensaios foram tratados no software Origin pro 2021.

RESULTADOS E DISCUSSÃO: Para analisar a utilização dos minerais hematita, magnetita e pirita como catalisador do tratamento dos fármacos meloxicam e tenoxicam, a solução de trabalho foi submetida ao sistema foto-Fenton/UV-C. Os dados do tratamento estão apresentados na Figura 1. Na Figura 1 observa-se um mesmo comportamento da degradação da mistura de fármacos para os 3 catalisadores testados, ou seja, com aumento da eficiência ao aumentar a concentração de agente oxidante. Verifica-se ainda que para a concentração de 50 mg‧L^-1 de H₂O₂ a diferença entre eles não foi significativa, ficando em torno de 2%. A maior taxa de degradação para os três catalisadores em estudo foi alcançada ao fazer uso da maior concentração de H₂O₂ (100 mg‧L^-1), com destaque para o mineral hematita, que conduziu a uma o que obteve a maior degradação (84,1%), seguido pela magnetita e pirita (69,92%). Estes dados mostram a possibilidade de empregar estas fontes de ferro como catalisadores da reação de Fenton.

Figura 1:

Avaliação do POA utilizando diferentes catalisadores no reator UV-C.

CONCLUSÕES: A partir dos resultados obtidos, observou-se que o processo foto-Fenton empregando pirita, hematita e magnetita como fontes de ferro de forma conjunta com o uso da radiação UV-C se mostrou eficiente no tratamento da mistura dos fármacos meloxicam e tenoxicam. Observou-se ainda que dentre os catalisadores testados, a hematita atingiu a maior taxa de degradação (84,1%) após 120 min de tratamento. Isto mostra que o uso desses minerais de ferro podem ser uma alternativa para substituição de sulfato ferroso na degradação de poluentes como os fármacos.

AGRADECIMENTOS: FADE/UFPE, NUQAAPE/FACEPE (APQ-0346-1.06/14), FACEPE.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: ALFONSO-MUNIOZGUREN, P.; SERNA-GALVIS, E. A.; BUSSEMAKER, M.; TORRESPALMA, R. A.; LEE, J. A review on pharmaceuticals removal from waters by single and combined biological, membrane filtration and ultrasound systems. [b]Ultrasonics Sonochemistry[/b], v. 76, p. 105656, 2021.

ARSHAD, R.; BOKHARI, T. H.; JAVED, T.; BHATTI, I. A.; RASHEED, S.; IGBAL, M.; NAZIR, A.; NAZ, S.; KHAN, M. I.; KHOSA, M. K. K.; IGBAL, M.; ZIA-UR-REHMAN, M. Degradation product distribution of Reactive Red-147 dye treated by UV/H[sub]2[/sub]O[sub]2[/sub]/TiO[sub]2[/sub]advanced oxidation process. [b]Journal of Materials Research and Technology[/b], v. 9, n. 3, p. 3168–3178, 2020.

BORAH, P.; KUMAR, M.; DEVI, P. Chapter 3: Recent trends in the detection and degradation of organic pollutants. In: Abatement of Environmental Pollutants. [b]Trends and Strategies[/b], p.67-79, 2020.

CLARIZIA, L.; RUSSO, D.; SOMMA, I. DI; MAROTTA, R.; ANDREOZZI, R.
Homogeneous photo-Fenton processes at near neutral pH: A review. [b]Applied Catalysis B: Environmental[/b], v. 209, p. 358–371, 2017.

MUNOZ, M.; PEDRO, Z. M.; CASAS, J. A.; RODRIGUEZ, J.J. Preparation of magnetite based catalysts and their application in heterogeneous Fenton oxidation – A review. [b]Applied Catalysis B: Environmental[/b], v.176-177, p.249-265, 2015.

NAPOLEÃO, D. C.; SANTANA, R. M. R. Review on the use of Advanced Oxidate Processes in the degradation of persistent organic pollutants. [b]World Journal of Textile Engineering and Technology[/b], v.7, p.63-72, 2021

WANG, J.; ZHUAN, R. Degradation of antibiotics by advanced oxidation processes: An overview. [b]Science of the Total Environment[/b], v. 701, p. 135023, 2020.

ZAIDAN, L. E. M. C.; PINHEIRO, R. B.; SANTANA, R. M. R.; CHARAMBA, L. V. C.; NAPOLEÃO, D. C.; SILVA, V. L. Evaluation of efficiency of advanced oxidative process in degradation of 2-4 dichlorophenol employing UV-C radiation reactor. [b]REGET[/b], v.21, n.2, p.147-157, 2017.