Electrochemical degradation of tetracycline in alcoholic medium using DSA-Cl2

Baixas concentrações de poluentes em ambientes aquáticos são difíceis de detectar e isso tende a limitar a eficiência dos processos de tratamento eletroquímico. Uma estratégia que pode ser utilizada para contornar essa limitação envolve a pré-concentração do poluente através de métodos de adsorção/dessorção com materiais adsorventes. O processo de regeneração do adsorvente é realizado por dessorção com o auxílio de solventes orgânicos específicos que precisam ser posteriormente purificados para eliminar o contaminante removido em altas concentrações. Uma maneira de purificar o solvente é oxidando eletroquimicamente o contaminante, assim, é necessário compreender os processos que envolvem a oxidação de poluentes em meio de solvente orgânico. Recentemente foi publicado um estudo que utilizou metanol como solvente orgânico para avaliar a viabilidade da estratégia de pré-concentração e sua eficiência sob diferentes sistemas eletroquímicos. Com base nisto e considerando a toxicidade do metanol, este trabalho buscou avaliar o uso do etanol como solvente alternativo para a degradação de poluentes. Desta forma, foram realizadas análises minuciosas para avaliar a eletrooxidação de Tetraciclina (TC) utilizando ânodo do tipo ADE-Cl2 em solução de etanol-água. Os efeitos da quantidade de água presente na mistura, pH e densidade de corrente também foram avaliados. A degradação da TC em meios de metanol-água e etanol-água resultou em taxas de remoção muito próximas, equivalentes a 95% e 90% em apenas 15 minutos de eletrólise a 10 mA cm-2. Para as degradações de TC em meio de etanol-água o aumento da densidade de corrente (de 10 para 25 mA cm-2) e da quantidade de água (de 10% para 20%) não resultou em mudanças significativas na eficiência das remoções. A análise da variação de pH mostrou que a melhor eficiência de remoção foi obtida para a degradação em pH neutro (com 90% de remoção), o que na verdade está relacionado à estrutura molecular da TC. Através da análise por Ressonância Paramagnética Eletrônica (RPE) foi possível identificar a formação dos radicais hidroxila (•OH), hidroxietil (CH3•CHOH) e etoxi (CH3CH2O•) que contribuíram efetivamente para a oxidação do poluente.Low concentrations of pollutants in aquatic environments are difficult to detect, and this tends to limit the efficiency of electrochemical treatment processes. A good strategy that can be used to circumvent this limitation involves the pre-concentration of the pollutant through adsorption/desorption methods using adsorbents materials. The adsorbent regeneration process can be carried out by desorption with the aid of specific solvents which need to be subsequently purified so as to eliminate the contaminants removed in high concentrations. One way to purify the solvents is by electrochemically oxidizing the contaminants; thus, gaining a comprehensive understanding of the processes involving the oxidation of pollutants in organic solvents becomes essentially important. Studies reported recently have used methanol as organic solvent to evaluate the feasibility of this pre-concentration strategy and its efficiency under different electrochemical systems. With that in mind and considering the toxicity of methanol, this work sought to evaluate the use of ethanol as an alternative solvent for pollutants degradation. To this end, thorough analyses were performed in order to evaluate tetracycline (TC) electro-oxidation using DSA-Cl2 anode in ethanol-water solutions. The effects of amount of water present in the mixture, pH and current density were also evaluated. TC degradation in methanol-water and ethanol-water media resulted in 95% and 90% removal rates after 15 min of electrolysis at 10 mA cm-2 the removal rates were very close. In ethanol solutions, the increase in current densities (from 10 to 25 mA cm-2) and of amount water (from 10% to 20) did not lead to significant changes in removal efficiency. The analysis of pH variation showed that the best removal efficiencies were obtained at neutral pH (with 90% removal), which is actually related to the molecular structure of TC. Through the application of electron paramagnetic analysis (EPR), we were able to observe the formation of hydroxyethyl (CH3•CHOH), hydroxyl (•OH) and ethoxy (CH3CH2O•) radicals, which contributed effectively toward the pollutant oxidation