Avaliação da eficiência de coletor parabólico composto para remoção de moxifloxacino de água

Abstract

Os Contaminantes de Preocupação Emergente (CPE) têm sido encontrados em efluentes, águas superficiais, águas de abastecimento e águas subterrâneas em diversas partes do mundo. Esse fato tem causado grande preocupação na área ambiental devido à falta de regulamentação e ao pouco conhecimento sobre seus impactos, tanto para o meio ambiente, quanto para a saúde pública. As tecnologias de tratamento de águas e efluentes convencionais não têm atingido a eficiência necessária para a remoção desses poluentes. Nesse contexto, surgem os processos fotomediados por radiação ultravioleta (UV), tais como a fotólise (FT) e a fotocatálise (FC), como alternativas para tratamento complementar. Esses processos podem ser realizados nos Coletores Parabólicos Compostos (CPC) que é o mais eficiente tipo de reator solar. Dessa forma, objetivou-se neste estudo verificar a eficiência desse sistema na degradação do moxifloxacino (MOX), que é classificado como um CPE, pois suas descargas no ambiente não são controladas e é pouco removido em sistemas de tratamento convencionais. Para tanto, soluções contendo MOX foram tratadas em reator CPC, via FT e FC, com o uso de radiação solar e artificial. Na FC empregou-se TiO2 como catalisador na forma suspensa (FCp) e imobilizada (FCi). Avaliou-se a influência das variáveis: radiação solar UV, concentração, estação do ano, pH, vazão e temperatura. Adicionalmente, para avaliar os produtos de transformação gerados na FC, foram testadas a citotoxicidade e a genotoxicidade das soluções bruta e tratada em Allium cepa e a toxicidade aguda em A. cepa e Lactuca sativa. Os resultados apontam a FT como principal processo oxidativo presente na degradação de MOX dentro do reator CPC, alcançando 74,81±0,78 % de degradação. A FCi apresentou resultado análogo, 76,68±5,12 % na sua melhor condição operacional. Na FCp predominaram processos de adsorção na superfície do catalisador. No entanto, não foi observada mineralização de MOX em ambos os processos. O pH foi um dos parâmetros mais importantes nos processos, pois determina a especiação do MOX e a sua interação com o meio. A maior intensidade de radiação incidente no reator durante o verão elevou o percentual de degradação do MOX, enquanto a temperatura não pareceu influenciar no processo. A concentração de MOX a ser tratada e a vazão precisam ser ajustadas de acordo com o reator. O uso da radiação artificial pode subsidiar os processos em dias nublados ou chuvosos, durante o inverno e a noite. Os subprodutos de MOX após o tratamento no reator solar CPC não mostraram citotoxicidade e genotoxicidade para A. cepa e toxicidade aguda para L. sativa. Os resultados, portanto, indicam que o uso do reator solar CPC pode ser eficiente na remoção de MOX em águas residuais e de águas de abastecimento.

Contaminants of emerging concern (CPE) have been found in effluents, surface water, water supply and groundwater in many regions around the world. This fact has been caused great concern in the environmental area due to the lack of regulation and the little knowledge about their impacts on both the environment and public health. Conventional wastewater treatment technologies have not achieved the necessary efficiency to remove these pollutants. In this context, photomediated processes by ultraviolet (UV) radiation, such as photolysis (FT) and photocatalysis (FC), appear as an alternative for complementary treatment. Parabolic Compound Collectors (CPCs) are the most efficient type of solar reactors. Thus, the aim of this study was to verify the efficiency of this system for degradation of moxifloxacin (MOX), which is classified as a CPE because its discharges into the environment are not controlled, and it is poorly removed in conventional effluent treatment systems. Therefore, solutions containing MOX were evaluated in a CPC reactor, via FT and FC, using solar and artificial radiation. In FC, the use of TiO2 as a catalyst in suspended (FCp) and immobilized (FCi) forms were evaluated. The influence of UV solar radiation, contaminant concentration, year’s season, pH, flow rate and temperature were evaluated. Additionally, to evaluate the transformation products generated in the solar photocatalytic process D, cytotoxicity and genotoxicity of crude and treated solutions in Allium cepa and acute toxicity in A. cepa and Lactuca sativa were evaluated. The results indicate that FT is the main oxidative process for MOX degradation inside CPC reactor, with 75±1 % of degradation. In FCi obtained a similar result, 77±5% in its best operational condition. In FCp, the adsorption process on the catalyst surface there was predominated. However, no MOX mineralization was observed in both processes. pH is one of the most important parameters in the processes as it determines the speciation of the MOX and its interaction with the water. The greater intensity of radiation incident on the reactor during the summer increases the percentage of degradation while the temperature did not influence the process. The concentration of MOX to be treated and the flow rate need to be adjusted according to the reactor. The use of artificial radiation can support the processes on cloudy or rainy days, during winter and at night. The byproducts of MOX after CPC reactor solar treatment did not show cytotoxicity and genotoxicity in A. cepa and acute toxicity in L. sativa. The results, therefore, indicate that the use of the CPC solar reactor can be efficient in removing MOX from wastewater and water supply.