Dissertação
Tratamento de águas contaminadas por atrazina via sistema fotofenton utilizando lâmpada led como fonte de energia: eficiência na remoção, mecanismo e degradação
Registro en:
Sanabria Flórez, Pedro Luis. Tratamento de águas contaminadas por atrazina via sistema fotofenton utilizando lâmpada led como fonte de energia: eficiência na remoção, mecanismo e degradação. Dissertação (Mestrado em Química Aplicada) - Universidade Estadual de Ponta Grossa, Ponta Grossa, 2019.
Autor
Sanabria Florez, Pedro Luis
Institución
Resumen
Atrazine is a broad spectrum non-selective systemic herbicide used against a wide variety
of agricultural pests and weeds. ATZ is extremely toxic to living things and to the
environment due to its persistence and mobility. In addition, in water treatment plants, the
control, removal and disposal of this agrochemical is deficient (~ 25%) in conventional
treatment processes. For this reason, this study focused on photo-Fenton LED
degradation of atrazine in aqueous solution. The analytical route was evaluated to
determine and quantify ATZ by HPLC, investigating the effects of hydrogen peroxide,
ferric ion concentrations and radiation levels on atrazine degradation processes. The
experimental work was carried out in a well-stirred laboratory reactor irradiated with LED
lamp and the analytical route was developed to determine the ATZ and the validation of
the method implied the determination of the precision in 93-103% with LD and LQ in 0, 39
and 1.3 mg L-1, respectively. The factorial design of the experiments of 23 was used to
optimize the degradation system via photo-Fenton LED system with maximum average
error for all estimates less than 10%. The results of atrazine degradation (30mg L-1) and
30mg L-1 (30mg L-1) in the aqueous solution of 30mg L-1 allowed to degrade approximately
98% of atrazine in only 240 minutes of reaction and the observed mineralization was 60%
of organic carbon (TOC). Several byproducts have been identified by UPLC / MS (such
as HA, DEA, DIA, HDEA, HDIA and HDEDIA) and the mechanism of degradation following
dechlorination and hydroxylation that they produce is HDEDIA or ammelide. The results
obtained in the photo-Fenton system with LED lamp as a source of radiation is very
efficient for the removal of atrazine in aqueous solutions and offers several advantages
over the traditional system, because it has low energy consumption and is more
ecologically correct. A atrazina (ATZ) é um herbicida sistêmico não seletivo de amplo espectro usado contra
uma ampla variedade de pragas e ervas daninhas agrícolas. ATZ é extremamente tóxico
para os seres vivos e para o meio ambiente devido à sua persistência e mobilidade. Além
disso, nas estações de tratamento de água, o controle, remoção e eliminação deste
agroquímico é deficiente (~ 25%) nos processos de tratamento convencionais. Por este
motivo, este estudo focou na degradação por LED foto-Fenton da atrazina em solução
aquosa. A rota analítica foi avaliada para determinar e quantificar a ATZ por HPLC,
investigando-se os efeitos do peróxido de hidrogênio, concentrações de íons férricos e
níveis de radiação nos processos de degradação da atrazina. O trabalho experimental foi
realizado em um reator de laboratório bem agitado, irradiado com lâmpada LED e a rota
analítica foi desenvolvida para determinar a ATZ e a validação do método implicou a
determinação da precisão em 93-103%, com LD e LQ em 0, 39 e 1,3 mg L-1,
respectivamente. O planejamento fatorial dos experimentos de 23 foi utilizado para
otimizar o sistema de degradação via sistema foto-Fenton LED com erro máximo médio
para todas as estimativas inferiores a 10%. Os resultados da degradação da atrazina
aplicando o melhor desempenho no planejamento ([H2O2] (300mg L-1), [Fe2+] (30mg L-1)
e sem refletor) em solução aquosa de 30 mg L-1 permitiram degradar aproximadamente
98% da atrazina em apenas 240 minutos de reação e a mineralização observada foi de
60% de carbono orgânico (COD). Vários subprodutos foram identificados pela UPLC/MS
(como HA, DEA, DIA, HDEA, HDIA e HDEDIA) indicando que o mecanismo de
degradação segue a descloração e hidroxilação que produzem é a HDEDIA ou ammelide.
Os resultados obtidos mostram que o sistema foto-Fenton com lâmpada LED como fonte
de radiação é um processo bastante eficiente e promissor para a remoção de atrazina
em soluções aquosas e oferece diversas vantagens em relação ao sistema tradicional,
pois possui baixo consumo de energia e é mais ecologicamente correto.