DEGRADATION OF 17Α-ETHINYLESTRADIOL IN WATER THROUGH HETEROGENEOUS PHOTOCATALYSIS

  • Wilton Silva Lopes Universidade Estadual da Paraíba
  • Maria Graziela Cristo de Oliveira Azevedo Universidade Estadual da Paraíba
  • Valderi Duarte Leite Universidade Estadual da Paraíba
  • José Tavares Sousa Universidade Estadual da Paraíba
  • Josué Silva Buriti Universidade Estadual da Paraíba
Keywords: organic pollutant, reaction kinetic, water treatment

Abstract

The aim of the study was to investigate the degradation of 17α-ethynylestradiol in aqueous solution using a batch heterogeneous photocatalytic (HPC) reactor with ultraviolet (UV) light and TiO2 catalyst. In order to determine appropriate operating conditions, a 23 factorial experiment was conducted with initial substrate concentration of 15 or 30 mg.L-1, TiO2 concentration of 0.02 or 0.05%, pH of 5.0 or 9.0 and total reaction time 240 min. Degradation profiles and kinetic parameters were determined with initial substrate concentration of 15 or 30 mg.L-1, 0.02% TiO2 and pH 7.0.With17α-ethynylestradiol at 15 mg.L-1, degradation efficiency was 100% after 120 min independent of TiO2 concentration and pH. However, less than 50% of substrate was degraded when the initial concentration was 30 mg.L-1 (0.05% TiO2 and pH 5.0). Initial substrate concentration was a limiting factor for HPC, although the reaction was also strongly influenced by TiO2 concentration and the interaction between initial substrate concentration and TiO2 concentration. All degradations followed first-order kinetics. With 17α-ethynylestradiol at 15 mg.L-1, the half-life time (t½) was 64.16 min and the rate constant was 0.108 min-1, while at 30 mg.L-1, substrate degradation proceeded in two stages, the t½ values of which were 44.71 and 433.12 min.

Author Biographies

Wilton Silva Lopes, Universidade Estadual da Paraíba
Graduado em Química Industrial pela Universidade Estadual da Paraíba (1998), Mestre em Desenvolvimento e Meio Ambiente (2000) e Doutor em Química (2005) ambos pela Universidade Federal da Paraíba. Realizou Pós-Doutorado na Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo (2009) e na Delft University of Technology (2015) na Holanda. Atualmente é Professor Doutor D (Dedicação Exclusiva) do Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental da Universidade Estadual da Paraíba. Têm interesse de pesquisa em tratamento químico de efluentes, tratamento biológico de resíduos e remoção de micropoluentes orgânicos presentes em esgotos domésticos e águas de abastecimento.
Maria Graziela Cristo de Oliveira Azevedo, Universidade Estadual da Paraíba
Possui graduação em Bacharelado e Licenciatura Plena em Ciências Biológicas com Especialização (Lato sensu) em Ciências Ambientais. Mestre em Ciência e Tecnologia Ambiental pela UEPB e, atualmente, é professora de Educação Básica 3 - Secretaria de Educação e Cultura do Estado da Paraíba e Secretaria de Educação do município de Solânea-PB.
Valderi Duarte Leite, Universidade Estadual da Paraíba
Graduado em Engenharia Química e Doutor em Engenharia Civil pela Escola de Engenharia de São Carlos - Universidade de São Paulo (1997). Tem experiência na área de Engenharia Sanitária com ênfase em Saneamento Ambiental, atuando principalmente nos seguintes temas: processo de tratamento anaeróbio de resíduos sólidos orgânicos e de tratamento físico, químico e biológico de lixiviado de aterro sanitário.
José Tavares Sousa, Universidade Estadual da Paraíba
Graduado em Engenharia Química e Doutor em Engenharia Civil pela Escola de Engenharia de São Carlos - Universidade de São Paulo (1996). Tem experiência na área de Engenharia Sanitária com ênfase em Saneamento Ambiental, atuando principalmente nos seguintes temas: Tratamento e Pós-tratamento de águas residuárias, Reator em Bateladas Seqüenciais, Remoção de nutrientes (nitrogênio e fósforo ), Digestão anaeróbia e Reúso de água.
Josué Silva Buriti, Universidade Estadual da Paraíba
Graduado em Química Industrial e Mestre em Ciência e Tecnologia Ambiental pela Universidade Estadual da Paraíba e Doutorando em Ciência e Engenharia de Materiais pela Universidade Federal de Campina Grande. Tem experiência na área de Química, Engenharia de Materiais e Meio ambiente.
Published
20/10/2015
Section
Papers