Remoção de cetoprofeno em efluente por wetlands construídos integrados a processos eletroquímicos de oxidação avançada em pH próximo ao neutro

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2025
Autor(a) principal: Alcantara, Isabel Maximo Corrêa de
Orientador(a): Machulek Junior, Amilcar
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Mato Grosso do Sul
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/11559
Resumo: Emerging contaminants are a broad group of compounds that include various classes of organic substances. Pharmaceuticals, in particular, are of significant concern due to their resistance to biodegradation, allowing them to persist in ecosystems and pose harmful effects on the environment and human health. Non-steroidal antiinflammatory drugs are pollutants found in wastewater, among which ketoprofen (KET) holds a prominent position due to its widespread use worldwide. The main sources of contamination are wastewater treatment plants, which generally exhibit low removal efficiency for this class of contaminants. In this context, this study aimed to evaluate the efficiency of ketoprofen removal from real effluents of a wastewater treatment plant using a combined system of vertical-flow constructed wetlands and advanced electrochemical oxidation processes (CW+AEOP). The processes of anodic oxidation (AO-H2O2), electro-Fenton (EF), and photoelectro-Fenton (PEF) were compared. The electrochemical device consisted of a platinum anode and a carbon-PTFE air-diffusion cathode. An experimental plan of the central composite design type, with triplicates at the central point, was applied to EF and PEF to investigate the effects of three independent variables: current density, Fe³⁺ concentration, and the molar ratio of the [Fe³⁺:Citrate] complex. The results demonstrated the best performance when UV irradiation and electrolysis with the Fenton reagent were simultaneously applied. Degradation efficiency was observed in the order: photoelectro-Fenton > electro-Fenton > anodic oxidation. The electrochemical processes studied demonstrated good performance in the removal of ketoprofen (> 80%), with partial mineralization (< 50%). The integrated system of vertical flow constructed wetland combined with the photoelectro-Fenton process achieved 100% degradation of ketoprofen and 90,7% mineralization. The toxicity of the studied effluents was assessed using bioindicator tests with Artemia salina and Lactuca sativa. The CW+EF and CW+FEF system showed reduction in toxicity for both bioindicators. The findings highlight that Nature-Based Solutions, combined with advanced technologies, are innovative and effective methods for wastewater treatment.
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The processes of anodic oxidation (AO-H2O2), electro-Fenton (EF), and photoelectro-Fenton (PEF) were compared. The electrochemical device consisted of a platinum anode and a carbon-PTFE air-diffusion cathode. An experimental plan of the central composite design type, with triplicates at the central point, was applied to EF and PEF to investigate the effects of three independent variables: current density, Fe³⁺ concentration, and the molar ratio of the [Fe³⁺:Citrate] complex. The results demonstrated the best performance when UV irradiation and electrolysis with the Fenton reagent were simultaneously applied. Degradation efficiency was observed in the order: photoelectro-Fenton > electro-Fenton > anodic oxidation. The electrochemical processes studied demonstrated good performance in the removal of ketoprofen (> 80%), with partial mineralization (< 50%). The integrated system of vertical flow constructed wetland combined with the photoelectro-Fenton process achieved 100% degradation of ketoprofen and 90,7% mineralization. The toxicity of the studied effluents was assessed using bioindicator tests with Artemia salina and Lactuca sativa. The CW+EF and CW+FEF system showed reduction in toxicity for both bioindicators. The findings highlight that Nature-Based Solutions, combined with advanced technologies, are innovative and effective methods for wastewater treatment.Contaminantes emergentes são um amplo grupo de compostos que incluem diversas classes de substâncias orgânicas. De particular preocupação estão os produtos farmacêuticos, que não se biodegradam facilmente, podendo persistir no ecossistema e apresentar efeitos prejudiciais ao meio ambiente e à saúde humana. Os antiinflamatórios não esteroides são poluentes presentes em águas residuais, dentro dos quais o cetoprofeno (CET) assume uma posição importante, com amplo consumo ao redor do mundo. As principais fontes de contaminação são as Estações de Tratamento de Esgoto que, em sua maioria, apresentam baixa eficiência de remoção dessa classe de contaminantes. Nesse sentido, este estudo teve como objetivo avaliar a eficiência de remoção de cetoprofeno de efluentes reais de uma estação de tratamento de esgoto, com o uso combinado de um wetland construído de fluxo vertical e processos eletroquímicos de oxidação avançada (WC+PEOA). Foram comparados os processos oxidação anódica (OA-H2O2), eletro-Fenton (EF) e fotoeletro fenton (FEF). O dispositivo eletroquímico consistiu em um ânodo de platina e um cátodo de difusão de ar de carbono-PTFE. Um planejamento experimental do tipo delineamento composto central, com triplicata no ponto central, foi aplicado a EF e FEF para investigar os efeitos de três variáveis independentes: densidade de corrente, concentração de Fe3+ e proporção molar do complexo [Fe3+:Citrato]. Os resultados mostraram melhor desempenho com a utilização simultânea de irradiação UV e eletrólise com reagente de Fenton. A eficiência de degradação foi observada na ordem: fotoeletroFenton > eletro-Fenton > oxidação anódica. Os processos eletroquímicos estudados apresentaram bom desempenho na remoção do cetoprofeno (> 80%), com mineralização parcial (< 50%). O sistema integrado de wetland construído de fluxo vertical combinado com o processo fotoeletro Fenton alcançou 100% de degradação do cetoprofeno e 90,7% de mineralização. A toxicidade dos efluentes estudados foram avaliados por testes com os bioindicadores Artemia salina e Lactuca sativa. Os sistemas WC+EF e WC+FEF apresentaram redução da toxicidade para ambos bioindicadores. Os resultados destacam que as Soluções Baseadas na Natureza, juntamente com tecnologias avançadas, são métodos inovadores e eficazes para o tratamento de água residuais.Universidade Federal de Mato Grosso do SulUFMSBrasilContaminantes EmergentesProcessos Eletroquímicos de Oxidação AvançadaSoluções Baseadas na NaturezaRemoção de cetoprofeno em efluente por wetlands construídos integrados a processos eletroquímicos de oxidação avançada em pH próximo ao neutroinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisMachulek Junior, AmilcarAlcantara, Isabel Maximo Corrêa deinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFMSinstname:Universidade Federal de Mato Grosso do Sul (UFMS)instacron:UFMSORIGINALDISSERTAÇÃO.Isabel Maximo (PGTA-UFMS).pdfDISSERTAÇÃO.Isabel Maximo (PGTA-UFMS).pdfapplication/pdf3128117https://repositorio.ufms.br/bitstream/123456789/11559/1/DISSERTA%c3%87%c3%83O.Isabel%20Maximo%20%28PGTA-UFMS%29.pdf5790fbceef1252ada1b33c559b444b9cMD51123456789/115592025-08-01 09:53:23.413oai:repositorio.ufms.br:123456789/11559Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufms.br/oai/requestri.prograd@ufms.bropendoar:21242025-08-01T13:53:23Repositório Institucional da UFMS - Universidade Federal de Mato Grosso do Sul (UFMS)false
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