Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Este trabalho apresenta um estudo do tratamento de efluente sintÃtico contendo o fÃrmaco ciprofloxacino, antibiÃtico mundialmente utilizado, atravÃs de processos de fotocatÃlise em fase heterogÃnea e adsorÃÃo em cerÃmica modificada com diÃxido de titÃnio. Primeiramente, foram testados vidro, alumÃnio e cerÃmica como meios suportes para o TiO2 (fotocatalisador) sendo posteriormente realizadas corridas de remoÃÃo do fÃrmaco em reator semicontÃnuo. A cerÃmica foi escolhida como melhor meio suporte jà que apresentou melhor resistÃncia e maior remoÃÃo do fÃrmaco devido aos processos adsortivos inerentes ao material. Fez-se necessÃrio o estudo das propriedades cinÃticas da adsorÃÃo, bem como simulaÃÃes computacionais para avaliar o processo combinado fotocatÃlise/adsorÃÃo. Foram estudadas as variÃveis de processo: concentraÃÃo inicial, vazÃo, potÃncia de radiaÃÃo ultravioleta e temperatura de sinterizaÃÃo da cerÃmica. Constatou-se que o processo de fotocatÃlise, em todos os meios suportes, seguia uma cinÃtica de primeira ordem, onde a remoÃÃo mÃdia para o vidro, o alumÃnio e a cerÃmica foram, respectivamente, 70,7%, 57,4% e 93,5%. O processo de adsorÃÃo da cerÃmica obedeceu a uma cinÃtica de pseudo-primeira ordem para as duas temperaturas de sinterizaÃÃo testadas (550 e 700ÂC) e as isotermas foram melhores ajustadas ao modelo de Langmuir. Dentre as condiÃÃes estudadas, as que atingiram maiores remoÃÃes foram vazÃo de 17,5 L.h-1, concentraÃÃo de 25 mg.L-1 (baixa), utilizaÃÃo de 4 lÃmpadas (potÃncia de 36W) e temperatura de sinterizaÃÃo de 550ÂC. Foi encontrado ainda, que para a temperatura de sinterizaÃÃo de 550ÂC o processo de difusÃo intrapartÃcula à considerado limitante, o mesmo nÃo acontecendo para a cerÃmica sinterizada a 700ÂC. Na avaliaÃÃo do processo combinado fotocatÃlise/adsorÃÃo, os resultados indicaram que a adsorÃÃo mostrava forte tendÃncia de queda na eficiÃncia em corridas consecutivas, devido, provavelmente, à saturaÃÃo dos sÃtios ativos (adsorÃÃo), porÃm o processo de fotocatÃlise auxiliava na remoÃÃo de parte do fÃrmaco adsorvido mantendo a eficiÃncia aproximadamente constante. As simulaÃÃes computacionais estimaram que a fotocatÃlise sozinha promovia remoÃÃo de 30,5% e 23% da concentraÃÃo total do ciprofloxacino, para as CerÃmicas 550 e 700, respectivamente. / This work presents a study of the physical-chemical removal of ciprofloxacin, an antibiotic used worldwide, from a synthetic effluent, through processes of heterogeneous photocatalysis and adsorption in ceramics modified with titanium dioxide. First of all, it was tested glass and aluminum pallets and ceramics spheres as TiO2 (photocatalyst) support and carried out runs in semi continuous reactor to evaluate the compound removal. The ceramics were found to be the best substrate for TiO2 due to its adsorptive and mechanical properties, making it necessary to study adsorption characteristics as well as computational simulations to evaluate the combined process. The following process variables were studied: initial concentration, inlet flow, UV radiation potency and sintering temperature of the ceramic. It was found that the average ciprofloxacin removal by glass, aluminum and ceramic were, respectively, 70.7%, 57.4% and 93.5%, and heterogeneous photocatalysis process followed a first order kinetic in all of them. In the study of adsorption properties of the ceramics, it was found that the data best fitted to the model of pseudo first order kinetic for both sintering temperatures (550ÂC and 700ÂC). Among the evaluated conditions, the ones which resulted in higher removals were: inlet flow of 17.5 L.h-1-, initial concentration of 25 mg.L-1 (low concentration), using 4 UV lamps (potency of 36 W) and sintering temperature of 550ÂC. In the adsorption process, the results showed that the intra particle diffusion was the limiting step in the adsorption of ciprofloxacin in the ceramics sintered at 550ÂC, but it is not for the ceramic sintered at 700ÂC. In the evaluation of the combined process (photocatalysis and adsorption) the results indicated that the adsorption showed a significant decrease in the removal efficiency for consecutive runs, due probably to the saturation of the active sites. However, photocatalysis process acts degrading the adsorbed ciprofloxacin, maintaining the removal efficiencies almost constants. The computational simulations estimated that the photocatalysis itself provided around 30.5% and 23% removal (from the total concentration), for the Ceramics 550 and Ceramics 700, respectively.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.teses.ufc.br:7081 |
| Date | 03 June 2013 |
| Creators | Cristiano RÃgis Freitas de Brito |
| Contributors | Jose Capelo Neto, JoÃo Josà Hiluy Filho, Hugo Leonardo de Brito Buarque |
| Publisher | Universidade Federal do CearÃ, Programa de PÃs-GraduaÃÃo em Engenharia Civil, UFC, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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