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Publicação
Advances in fenton and photo-fenton degradation of anionic surfactant SDBS
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Autores
Orientador(es)
Resumo(s)
Surfactants are widely used in hygiene and cleaning products; however, their persistence in aquatic environments classifies them as emerging contaminants. This study aimed to evaluate the behavior and degradation efficiency of the anionic surfactant Sodium Dodecyl Benzene Sulfonate (SDBS) using Fenton and photo-Fenton Advanced Oxidation Processes (AOPs). Analytical monitoring of pollutant removal was performed using High-Performance Liquid Chromatography (HPLC). To optimize the operational variables – namely reaction time, pH, H2O2 and Fe2+ concentrations – Response Surface Methodology (RSM) and Analysis of Variance (ANOVA) were applied using Jamovi and RStudio software. The experimental results demonstrated that the photo-Fenton process significantly outperformed the conventional Fenton process, which was driven by UV radiation, promoting the continuous regeneration of Fe2+ ions and maximizing the generation of hydroxyl radicals (HO•). The reduced quadratic model for the photo-Fenton system was statistically significant (p = 0.013), highlighting reaction time as a critical factor (p = 0.024) and indicating a strong negative quadratic effect of iron concentration. The 3D response surfaces confirmed the presence of an optimal intermediate operation region, proving that excessive reagent dosages trigger scavenging effects, which limit further removal efficiency. The Fenton process achieved SDBS removal ranging from 22% to 52%, whereas the photo-Fenton process achieved SDBS removal ranging from 50% to 76%, demonstrating that both processes were effective and that UV irradiation enhanced the oxidative efficiency of the system. Ultimately, this study provides a robust technical framework aligned with the United Nations 2030 Agenda, directly contributing to Sustainable Development Goal 6 (Clean Water and Sanitation) by engineering efficient pathways for the removal of persistent surfactants from wastewater, while also aligning with SDG 12 (Responsible Consumption and Production) and SDG 14 (Life Below Water).
Os surfactantes são amplamente utilizados em produtos de higiene e limpeza, porém sua persistência em ambiente aquático os classifica como contaminantes emergentes. Este trabalho teve como objetivo avaliar o comportamento e a eficiência de remoção do surfactante aniônico Linear Dodecilbenzeno Sulfonato de Sódio (SDBS) por meio dos Processos Oxidativos Avançados (POAs) Fenton e foto-Fenton. O monitoramento analítico da degradação do poluente foi realizado recorrendo à Cromatografia Líquida de Alta Performance (HPLC). Para a otimização das variáveis operacionais do processo – nomeadamente o tempo de reação, o pH, e as concentrações de H2O2 e de Fe2+ -, aplicou-se a Metodologia de Superfície de Resposta (RSM) e a Análise de Variância (ANOVA) com o auxílio dos softwares Jamovi e RStudio. Os resultados experimentais demonstraram que o processo foto-Fenton superou significativamente o Fenton convencional, desempenho este atribuído à radiação UV, que promove a regeneração contínua de íons Fe2+ e maximiza a geração de radicais hidroxila (HO•). O modelo quadrático reduzido obtido para o sistema foto-Fenton revelou-se estatisticamente significativo (p = 0,013), destacando o tempo de reação como um fator crítico (p = 0,024) e evidenciando um forte efeito quadrático negativo para a concentração de ferro. As superfícies de 3D confirmaram a existência de uma região ótima intermédia de operação, comprovando que dosagens excessivas de reagentes desencadeiam efeitos sequestradores (scavenger), limitando o incremento da eficiência de degradação. O processo Fenton apresentou remoção de SDBS variando de 22% a 52%, enquanto o processo foto-Fenton atingiu valores entre 50% e 76%, demonstrando que ambos os processos foram eficazes e que a irradiação UV aumentou positivamente a eficiência oxidativa do sistema. Em suma, este estudo fornece uma base técnica robusta alinhada com a Agenda 2030 da Organização das Nações Unidas, contribuindo diretamente para o Objetivo de Desenvolvimento Sustentável 6 (Água Potável e Saneamento) ao propor soluções eficientes para a remoção de surfactantes persistentes em efluentes, estando também alinhado com os ODS 12 (Consumo e Produção Sustentável) e ODS 14 (Proteger a Vida Marinha).
Os surfactantes são amplamente utilizados em produtos de higiene e limpeza, porém sua persistência em ambiente aquático os classifica como contaminantes emergentes. Este trabalho teve como objetivo avaliar o comportamento e a eficiência de remoção do surfactante aniônico Linear Dodecilbenzeno Sulfonato de Sódio (SDBS) por meio dos Processos Oxidativos Avançados (POAs) Fenton e foto-Fenton. O monitoramento analítico da degradação do poluente foi realizado recorrendo à Cromatografia Líquida de Alta Performance (HPLC). Para a otimização das variáveis operacionais do processo – nomeadamente o tempo de reação, o pH, e as concentrações de H2O2 e de Fe2+ -, aplicou-se a Metodologia de Superfície de Resposta (RSM) e a Análise de Variância (ANOVA) com o auxílio dos softwares Jamovi e RStudio. Os resultados experimentais demonstraram que o processo foto-Fenton superou significativamente o Fenton convencional, desempenho este atribuído à radiação UV, que promove a regeneração contínua de íons Fe2+ e maximiza a geração de radicais hidroxila (HO•). O modelo quadrático reduzido obtido para o sistema foto-Fenton revelou-se estatisticamente significativo (p = 0,013), destacando o tempo de reação como um fator crítico (p = 0,024) e evidenciando um forte efeito quadrático negativo para a concentração de ferro. As superfícies de 3D confirmaram a existência de uma região ótima intermédia de operação, comprovando que dosagens excessivas de reagentes desencadeiam efeitos sequestradores (scavenger), limitando o incremento da eficiência de degradação. O processo Fenton apresentou remoção de SDBS variando de 22% a 52%, enquanto o processo foto-Fenton atingiu valores entre 50% e 76%, demonstrando que ambos os processos foram eficazes e que a irradiação UV aumentou positivamente a eficiência oxidativa do sistema. Em suma, este estudo fornece uma base técnica robusta alinhada com a Agenda 2030 da Organização das Nações Unidas, contribuindo diretamente para o Objetivo de Desenvolvimento Sustentável 6 (Água Potável e Saneamento) ao propor soluções eficientes para a remoção de surfactantes persistentes em efluentes, estando também alinhado com os ODS 12 (Consumo e Produção Sustentável) e ODS 14 (Proteger a Vida Marinha).
Descrição
Mestrado de dupla diplomação com a Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR) – Ponta Grossa
Palavras-chave
Advanced oxidation process Photo-fenton process Response surface methodology (RSM) Sodium dodecyl benzene sulfonate (SDBS) Sustainability