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https://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/19994
Document Type: | Dissertação |
Title: | Avaliação do acoplamento do processo eletro-fenton com célula combustível microbiana para a degradação de glifosato em meio aquoso |
Other Titles: | Evaluation of electro-fenton process coupled with microbial fuel cell for degradation of glyphosate in aqueous phase |
Authors: | Oliveira, Weverton Virgilino |
Issue Date: | 28-Jul-2023 |
Advisor: | Romão, Luciane Pimenta Cruz |
Co-advisor: | Araújo, Bruno Rafael |
Resumo : | O acoplamento do processo eletro-Fenton (EF) com célula combustível microbiana (CCM), denominado bioeletro-Fenton (BEF), é um sistema bioeletroquímico que tem sido aplicado como uma tecnologia promissora para a degradação de contaminantes emergentes. Nesta dissertação, foi avaliado o desempenho do sistema BEF na degradação do glifosato em meio aquoso. Para este fim, foi construída uma CCM de câmara dupla, sendo o ânodo formado de feltro de carbono, enquanto o cátodo foi um eletrodo de difusão de gás (EDG). Um nanocompósito de polipropileno-argila foi utilizado como membrana de troca catiônica. Para os ensaios de biodegradação realizados na câmara anódica, o microorganismo utilizado foi uma bactéria da espécie Serratia sp. isolada de uma turfeira tropical localizada no município de Santo Amaro das Brotas, estado de Sergipe, Brasil (36º58'52.93 "W, 10º49'3.63 "S). As taxas de degradação do glifosato na aplicação da solução aquosa sintética foram determinadas no ânodo da CCM, obtendo valores de 8,4%, 53,0% e 100,0% em 48 h de experimento para o controle abiótico, circuito aberto (CCM CA) e circuito fechado (CCM CF), respectivamente. No cátodo, as taxas de degradação em 48 h foram de 4,8%, 13,0% e 69,4% para CCM CA, sistema sem adição de íons Fe2+, e CCM CF, respectivamente. A formação de um biofilme foi identificada no feltro de carbono no compartimento anódico e comprovada por espectroscopia de infravermelho (FTIR) e microscopia eletrônica de varredura com espectroscopia por energia dispersiva (MEV-EDS). Ocorreu 100,0% de biodegradação e degradação de glifosato em ambos os compartimentos do sistema BEF, utilizando amostras de campo (água de açude) fortificadas, em 36 h de experimentos. Para AMPA, ocorreu a diminuição em 66,5% da concentração inicial após 24 h de experimento no compartimento anódico e a completa degradação e mineralização no compartimento catódico. Portanto, os resultados mostraram a eficiência do sistema BEF na eliminação do herbicida e que a bactéria Serratia sp. possui características eletrogênicas suficientes para gerar corrente, o que permite o uso deste microorganismo em técnicas acopladas. |
Abstract: | The coupling of the electro-Fenton (EF) process with a microbial fuel cell (MFC), known as bioelectro-Fenton (BEF), is a bioelectrochemical system that has been applied as a promising technology for the degradation of emerging contaminants. In this dissertation, the performance of the BEF system in the degradation of glyphosate in aqueous media was evaluated. For this purpose, a double-chamber MCC was built, with the anode made of carbon felt, while the cathode was a gas diffusion electrode (GDE). A polypropylene-clay nanocomposite was used as the cation exchange membrane. For the biodegradation tests carried out in the anode chamber, the microorganism used was a bacterium of the species Serratia sp. isolated from a tropical peat bog located in the municipality of Santo Amaro das Brotas, state of Sergipe, Brazil (36º58'52.93"W, 10º49'3.63"S). The degradation rates of glyphosate in the application of the synthetic aqueous solution were determined at the anode of the MCC, obtaining values of 8.4%, 53.0% and 100.0% in 48 h of experiment for the abiotic control, open circuit (MCC CA) and closed circuit (MCC CF), respectively. At the cathode, the degradation rates in 48 h were 4.8%, 13.0% and 69.4% for CCM CA, the system without the addition of Fe2+ ions, and CCM CF, respectively. At the cathode, the degradation rates in 48 h were 4.8%, 13.0% and 69.4% for CCM CA, the system without the addition of Fe2+ ions, and CCM CF, respectively. The formation of a biofilm was identified on the carbon felt in the anode compartment and confirmed by infrared spectroscopy (FTIR) and scanning electron microscopy with energy dispersive spectroscopy (SEM-EDS). There was 100.0% biodegradation and degradation of glyphosate in both compartments of the BEF system, using fortified field samples (weir water), in 36 h of experiments. For AMPA, there was a 66.5% decrease in initial concentration after 24 h of experimentation in the anodic compartment and complete degradation and mineralization in the cathodic compartment. Therefore, the results showed the efficiency of the BEF system in eliminating the herbicide and that the bacterium Serratia sp. has sufficient electrogenic characteristics to generate current, which allows the use of this microorganism in coupled techniques. |
Keywords: | Oxidação Serratia marcescens Turfa Contaminantes emergentes Bioeletro-fenton Serratia sp. Eletrogênese Célula combustível microbiana Emerging contaminants Electrogenesis Microbial fuel cell Peat |
Subject CNPQ: | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA |
Language: | por |
Institution: | Universidade Federal de Sergipe (UFS) |
Program Affiliation: | Pós-Graduação em Química |
Citation: | OLIVEIRA, Weverton Virgilino. Avaliação do acoplamento do processo eletro-fenton com célula combustível microbiana para a degradação de glifosato em meio aquoso. 2023. 109 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, 2023. |
URI: | https://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/19994 |
Appears in Collections: | Mestrado em Química |
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