Aplica??o do processo de peroxida??o eletroqu?mica na degrada??o de ciprofloxacina e identifica??o de subprodutos

Emerging contaminants are compounds, coming mainly form the industry, that have been detected in the environment and can cause adverse effects in the heath of living beings and the environment. Among these compounds, pharmaceuticals can be highlighted, due to its wide use, complex molecular structure and low biodegradability, hindering their treatment by conventional processes. Within this context, this research investigated the degradation of the antibiotic Ciprofloxacin (CIP) by the advanced process Electrochemical Peroxidation (EP). For that, different conditions were applied in an electrochemical cell (EC) composed of 304 stainless steel electrodes (AI 304) and O2 injection, being investigated the operational parameters: H2O2 concentration (25 - 1000 mg L-1), electric current density (ECD) (19,71 ? 164,26 A m-2), Fe2+ concentration (0,5 and 2,0 mg L-1), initial pH (2,5 ? 9,0) and electrolysis times (5 ? 90 min). The response variables obtained by the application of the process were total organic carbon (TOC) and CIP (mg L-1), as well as the monitoring of the control variables solution pH and residual H2O2. The optimal condition of the EP process attained removal of TOC (43%) and CIP (88%) in 30 minutes of electrolysis when the following experimental conditions were applied: H2O2 concentration (100 mg L-1), ECD (32,85 A m -2) and initial pH 3,0. With the best experimental conditions, the presence of metal ions coming from the dissolution of the electrodes was assessed and bioassays with Lactuca sativa were performed in order to investigate the toxic effects of the treated and untreated CIP solutions, in terms of median lethal concentration (LC50), absolute germination (AG) and germination index (GI). The byproducts were identified using gas chromatography coupled to mass spectrometry (CG-MS) and contributed in the assessment of the relation of the emergence of compounds during the process with the possible toxic effects caused by the oxidation of the CIP molecule. Low levels of toxicity were observed in electrolysis times lower than 45 minutes. The byproducts and a lower dissolution of the electrodes material in lower electrolysis times may be related to the low toxicity levels, demonstrating that the EP process became more efficient and environmentally safe when applied in optimal conditions up to 30 minutes electrolysis time. Thus, the EP process was efficient in the degradation of the CIP molecules, and could be used as a complementary treatment, contributing in the reduction of the adverse effects caused by the inappropriate discharge of pharmaceutical in the environment.Poluentes emergentes s?o compostos provenientes principalmente da ind?stria que v?m sendo detectados no meio ambiente e podem acarretar em efeitos adversos para a sa?de dos seres vivos e meio ambiente. Dentre estes compostos, destacamse os f?rmacos, por sua larga utiliza??o, estrutura molecular complexa e baixa biodegradabilidade, dificultando o seu tratamento por meio de processos convencionais. Neste contexto, este trabalho investigou a degrada??o do antibi?tico Ciprofloxacina (CIP) pelo processo avan?ado de Peroxida??o Eletroqu?mica (PE). Para isso, foram utilizadas diferentes condi??es em uma c?lula eletroqu?mica (CE) composta por eletrodos de a?o inoxid?vel 304 (AI 304) e inje??o de O2, sendo investigados os par?metros operacionais: concentra??o de H2O2 (25 - 1000 mg L?1), densidade de corrente el?trica (DCE) (19,71 - 164,26 A m?2), concentra??o de Fe2+ (0,5 e 2,0 mg L-1), pH inicial (2,5 ? 9,0) e tempos de eletr?lise (5 ? 90min). As vari?veis resposta obtidas pela aplica??o do processo foram o carbono org?nico total (COT) e CIP (mg L-1), bem como o monitoramento das vari?veis controle de pH da solu??o e residual de H2O2. A condi??o ?tima do processo de PE obteve uma remo??o de COT (43%) e de CIP (88%) em 30 minutos de eletr?lise quando utilizada as seguintes condi??es experimentais: concentra??o de H2O2 (100 mg L?1), DCE (32,85 A m?2) e pH inicial 3,0. A partir das melhores condi??es experimentais foi avaliada a presen?a de ?ons met?licos na solu??o, provenientes da dissolu??o dos eletrodos e tamb?m foram realizados bioensaios com Lactuca sativa, a fim de investigar os efeitos t?xicos causados pela solu??o tratada e n?o tratada de CIP, em termos de concentra??o letal mediana (CL50), germina??o absoluta (GA) e ?ndice de germina??o (IG). Os subprodutos intermedi?rios foram identificados utilizando cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas (CG-EM) e contribu?ram na investiga??o relacionada ao surgimento de compostos no decorrer do processo e aos poss?ves efeitos t?xicos causados pela oxida??o da mol?cula de CIP. Baixos n?veis de toxicidade foram observados para tempos de eletr?lise inferiores a 45 minutos. Os subprodutos intermedi?rios e uma menor dissolu??o do material dos eletrodos, em menores tempos de eletr?lise, pode estar relacionado com os baixos n?veis de toxicidade, demonstrando que o processo de PE se tornou mais eficiente e ambientalmente seguro quando aplicado em condi??es ?timas de at? 30 minutos de eletr?lise. Assim, o processo de PE foi eficiente na degrada??o de mol?culas como a CIP, podendo ser utilizado como um tratamento complementar e auxiliar na diminui??o dos efeitos adversos causados pelo descarte inadequado de f?rmacos no meio ambiente