Treatment of liquid pharmaceutical industry effluents by Fenton's processes|

Abstract

O crescente desenvolvimento industrial levou a uma crescente produção de poluentes que ameaçam gravemente o ecossistema. Em particular, a indústria farmacêutica produz águas residuais com compostos de elevada complexidade e potencialmente perigosos quando lançados diretamente para os cursos de água provocando toxicidade aquática, desenvolvimento e resistência de bactérias patogénicas e genotoxicidade. Portanto, a eliminação de resíduos farmacêuticos nos efluentes deve ser encarada como um passo essencial no circuito do medicamento (produção). Deste modo, é necessário desenvolver tecnologias eficazes para o seu tratamento e/ou recuperação tendo em conta as normas ambientais atuais. Os processos biológicos convencionais são de difícil aplicação dada a forte toxicidade e baixa biodegradabilidade das espécies químicas que tipicamente caracterizam estes efluentes. Assim, esta dissertação teve como objetivo de estudo avaliar a eficiência de remoção de fármacos através de processos de oxidação avançada (POAs). Utilizando do Processo de Fenton Heterogéneo efetuou-se o estudo cinético da remoção de matéria orgânica presente num efluente farmacêutico real usando catalisadores óxidos mássicos nos quais o ferro é suportado, com resultados apreciáveis na oxidação catalítica por Peróxido de Hidrogénio. Este processo permite a eliminação do problema associado à separação de lamas de ferro do processo de Fenton Homogéneo. Deste modo realizou-se o “screening” de quatro catalisadores, comerciais e preparados no laboratório, N-150, Fe-Ce-O 70/30, Rocha Vulcânica Vermelha, e ZVI (ferro de valência zero) concluindo-se que o Fe-Ce-O 70/30 é o catalisador que proporciona melhores resultados experimentais no “Dark-Fenton”, obtendo-se 34%; 59% e 66% para a remoção de TPh, COD e TOC respetivamente. Estudou-se também a influência do pH e verificou-se que este parâmetro afeta a eficiência da degradação da matéria orgânica, considerando como ótimo o pH 3. Foram realizados ensaios de Foto-Fenton, onde o catalisador Rocha Vulcânica Vermelha obteve melhores resultados, 49%; 80% e 40% para a remoção de TPh, COD e TOC respetivamente. Além disso, verificou-se uma diminuição significativa na lixiviação de metal ativo com a utilização de radiação UV. Foram ainda realizados testes de biodegradabilidade que demonstraram a eficiência deste sistema catalítico na obtenção de um efluente passível de ser posteriormente depurado eficientemente por processos biológicos.

The growing industrial development is leading to the production of contaminants that are seriously threatening the ecosystems. Especially pharmaceutical industry that produces residual waters containing high complexity compounds, which are potentially dangerous when sent directly to the waters courses, causing aquatic toxicity, development of resistance on pathogenic bacteria and genotoxicity. Therefore, the elimination of pharmaceutical residua in the effluents must be looked at as an essential step in medicine circuit (production). This way, it is necessary to develop effective technologies for their treatment and/or recovery considering the existing environmental regulations. The traditional biological processes are usually not efficient given the strong toxicity and low biodegradability of the chemical species that generally characterize these effluents. This way, this dissertation aimed to evaluate the drugs removal efficiency through Advanced Oxidation Processes (AOP). Heterogeneous Fenton’s Process was used to perform the kinetic study of the organic matter removal in an actual pharmaceutical effluent, by using mass oxide catalysts with iron over solid support, with interesting results in catalytic oxidation by Hydrogen Peroxide. This process allows the problem’s elimination associated to separation of iron sludge of Fenton Homogeneous’ process. This way, the screening of four catalysts, commercial and laboratory prepared, was performed, involving N-150, Fe-Ce-O 70/30, Red Volcanic Rock, and ZVI (zero valent iron) being concluded that Fe-Ce-O 70/30 is the material that offers best experimental results in Dark-Fenton, getting 34%; 59% and 66% of TPh, COD and TOC’s removal, respectively. It was also studied the pH influence and it came to notice that this parameter affects the organic matter degradation efficiency, considering pH 3 as optimal. Experiments of Photo-Fenton were also performed, where Red Volcanic Rock catalyst, had the best results, 49%; 80% and 40% concerning TPh, COD and TOC removal, respectively. Moreover, there was a significant reduction in the active metal leaching with the use of UV radiation. Tests of biodegradability were made that showed the efficiency of this catalytic system in getting an effluent able of a posterior efficient purification by biological processes.