Photocatalytic degradation of sulfadiazine in a UVA-LED irradiated reactor: comparison of the materials TiO2 and TiO2/SBA-15 (30%).

A presença de antibióticos no meio ambiente pode comprometer a qualidade da água e interferir na biodiversidade e no equilíbrio de ecossistemas aquáticos, a exemplo da seleção de bactérias resistentes a esses medicamentos. As sulfonamidas são um dos grupos de antibióticos mais utilizados em todo mundo e geralmente não são removidas de forma satisfatória em plantas de tratamento de efluentes, contaminando águas superficiais e subterrâneas. Os processos oxidativos avançados (POA) compreendem um conjunto de tecnologias que têm se mostrado viáveis para o tratamento de efluentes industriais contendo compostos recalcitrantes e não facilmente removidos por tratamentos convencionais. Entre os POA, a fotocatálise heterogênea é um dos processos mais estudados, particularmente quanto ao desenvolvimento de novos materiais, a exemplo da sílica mesoporosa SBA-15 decorada com partículas de TiO2. Com esse objetivo, neste trabalho comparou-se a degradação da sulfonamida sulfadiazina (SDZ), utilizando como catalisadores os materiais TiO2 P25 ou TiO2/SBA-15 30% em suspensão aquosa, em um reator irradiado por LEDs UVA. Os resultados experimentais indicaram maior degradação da SDZ em 60 minutos (66,8%) para 7,5 mW cm-2 e [SDZ]0 = 5 mg L-1, empregando-se TiO2 P25. Para o material TiO2/SBA-15 30%, a melhor degradação da SDZ (40,7%) foi obtida para 12,5 mW cm-2 e [SDZ]0 = 5 mg L1 . Por outro lado, para algumas condições de operação (7,5 mW cm-2 / [SDZ]0 = 20 mg L-1; 15 mW cm-2 /[SDZ]0 = 12,5 mg L-1; e 7,5 mW cm-2/[SDZ]0 = 5 mg L-1), obteve-se maior remoção porcentual de carbono orgânico total (TOC) para o catalisador TiO2/SBA-15 30%, o que corresponde a maior mineralização do contaminante e de seus subprodutos. A análise estatística dos dados experimentais mostrou que, para os dois materiais, sistemas mais diluídos e irradiâncias mais elevadas apresentam melhor resultado quanto à degradação do antibiótico sulfadiazina.The presence of antibiotics in the environment can impact water quality and biodiversity, affecting the equilibrium of aquatic ecosystems, resulting in the selection of bacteria resistant to these drugs, for example. Sulfonamides are one of the most commonly used antibiotic groups worldwide and are not usually satisfactorily removed in wastewater treatment plants, contaminating surface and groundwater. Advanced oxidation processes (AOPs) comprise a set of technologies which have proven viable for the treatment of industrial effluents containing recalcitrant compounds, which are not easily removed by conventional treatments. Among the AOPs, heterogeneous photocatalysis is one of the most studied processes, particularly regarding the development of new materials, such as mesoporous silica SBA-15 decorated with TiO2 particles. In this work, the degradation of the sulfonamide sulfadiazine (SDZ) was studied using TiO2 P25 or TiO2/SBA-15 30% as catalysts, in a slurry reactor irradiated by UVA LEDs. The experimental results indicated higher SDZ degradation after 60 minutes of irradiation (66.8%) for 7.5 mW cm-2 and [SDZ]0 = 5 mg L-1 , using TiO2 P25. For the 30% TiO2/SBA-15 material, the best SDZ degradation (40.7%) was achieved for 12.5 mW cm-2 and [SDZ]0 = 5 mg L-1 . On the other hand, for some operating conditions (7.5 mW cm2/[SDZ]0 = 20 mg L-1; 15 mW cm-2/[SDZ]0 = 12.5 mg L-1 ; and 7,5 mW cm-2/[SDZ]0 = 5 mg L1 ), higher total organic carbon removal was achieved for the 30% TiO2/SBA-15 catalyst, which corresponds to higher contaminant and by-products mineralization. Statistical analysis of the experimental data showed that, for both materials, more diluted systems and higher irradiances correspond to the best conditions for the degradation of the antibiotic sulfadiazine