Síntese e Caracterização de Óxido de Zinco Nanoparticulado: Preparo Via Método Sol-Gel e Aplicação como Catalisador na Degradação de Cloridrato de Ciprofloxacino
DOI:
https://doi.org/10.21664/2238-8869.2020v9i1.p473-487Palavras-chave:
Fotodegradação, Nanopartículas, Óxido de Zinco, Contaminantes Emergentes, Fármacos no Meio AmbienteResumo
O presente trabalho reporta a síntese pelo método sol-gel de ZnO nanoparticulado (nZnO) e avalia sua atividade frente ao ZnO comercial (cZnO) como fotocatalisador na degradação do antibiótico cloridrato de ciprofloxacino (CIP) em solução aquosa. A caracterização do nZnO foi realizada por DRX, MEV, MET e infravermelho com transformada de Fourier. Os experimentos de fotodegradação foram organizados em um planejamento experimental 23 e a influência dos parâmetros [ZnO], [H2O2] e pH foram avaliados estatisticamente. Os resultados experimentais mostraram que as melhores condições para o processo de fotodegradação, [H2O2] = 500 mg L-1 e [ZnO] = 20 mg L-1 em pH 4, foram idênticas para ambos fotocatlisadores, e a atividade do nZnO foi 6% superior à atividade do cZnO. A pequena diferença observada na atividade do nZnO em relação ao cZnO pode ser atribuída à heterogeneidade morfológica do nZnO obtido sinteticamente.
Referências
ANVISA (Agência Nacional de Vigilância Sanitária) 2003. Metodologia dos Testes de Sensibilidade a Agentes Antimicrobianos por Diluição para Bactéria de Crescimento Aeróbico: Norma Aprovada – Sexta Edição. [acesso 10 abr 2018]. Disponível em: http://www.anvisa.gov.br/servicosaude/manuais/ clsi/clsi_opasm7_a6.pdf.
APHA (American Public Health Association), AWWA (American Water Works Association), WEF (Water Environment Federation) 2005. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 21.ed. APHA, Washington-DC.
Batt AL, Bruce IB, Aga DS 2006. Evaluating the vulnerability of surface waters to antibiotic contamination from varying wastewater treatment plant discharges. Environmental Pollution, 142(2):295-302. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.envpol.2005.10.010.
Chang JS, Tan JK, Shah SN, Mateblowski A, Strunk J, Poh PE, Chong MN 2017. Morphological tunable three-dimensional flower-like zinc oxides with high photoactivity for targeted environmental Remediation: Degradation of emerging micropollutant and radicals trapping experiments. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 81:206-217. Disponível em: https://doi.org/10.1016/ j.jtice.2017.10.030.
Di Mauro A, Fragalà ME, Privitera V, Impellizzeri G 2017. ZnO for application in photocatalysis: From thin films to nanostructures. Materials Science in Semiconductor Processing, 69:44-51. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.mssp.2017.03.029.
Dodd MC, Kohler HPE, Gunten U 2009. Oxidation of Antibacterial Compounds by Ozone and Hydroxyl Radical: Elimination of Biological Activity during Aqueous Ozonation Processes. Environmental Science & Technology, 43(7):2498-2504. Disponível em: https://doi.org/10.1021/es8025424.
El-Kemary M, El-Shamy H, El-Mehasseb I 2010. Photocatalytic degradation of ciprofloxacin drug in water using ZnO nanoparticles. Journal of Luminescence, 130(12):2327-2331. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2010.07.013.
Fernandes DM, Hechenleitner AAW, Lima SM, Andrade LHC, Caires ARL, Gómez Pineda EA 2011. Preparation, characterization, and photoluminescence study of PVA/ZnO nanocomposite films. Materials Chemistry and Physics, 128(3):371-376. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.matchemphys. 2011.03.002.
Ferro G, Polo-López MI, Martínez-Piernas AB, Fernández-Ibáñez P, Agüera A, Rizzo L 2015. Cross-Cross-Contamination of Residual Emerging Contaminants and Antibiotic Resistant Bacteria in Lettuce Crops and Soil Irrigated with Wastewater Treated by Sunlight/H2O2. Environmental Science & Technology, 49(18):11096-11104. Disponível em: https://doi.org/10.1021/acs.est.5b02613.
Gabarrón S, Gernjaka W, Valero F, Barceló A, Petrovic M, Rodríguez-Roda I 2016. Evaluation of emerging contaminants in a drinking water treatment plant using electrodialysis reversal technology. Journal of Hazardous Materials, 309:192-201. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat. 2016.02.015.
Lai Y, Meng M, Yu Y, Wang X, Ding T 2011. Photoluminescence and photocatalysis of the flower-like nano-ZnO photocatalysts prepared by a facile hydrothermal method with or without ultrasonic assistance. Applied Catalysis B: Environmental, 105(3-4):335-345. Disponível em: https://doi.org/ 10.1016/j.apcatb.2011.04.028.
Lan Y, Lu Y, Ren Z 2013. Mini review on photocatalysis of titanium dioxide nanoparticles and their solar applications. Nano Energy, 2(5):1031-1045. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.nanoen. 2013.04.002.
Lee KM, Lai CW, Ngai KS, Juan JC 2016. Recent developments of zinc oxide based photocatalyst in water treatment technology: A review. Water Research, 88(1):428-448. Disponível em: https://doi.org/ 10.1016/j.watres.2015.09.045.
Lima GGC, Lima CAP, Vieira FF, Silva EM 2014. Estudo comparativo da aplicação de nanopartículas de TiO2 e ZnO na descoloração fotocatalítica de uma solução de corante empregando radiação UV artificial. Revista Eletrônica de Materiais e Processos, 9(1):22-27.
Meyer BN, Ferrigni NR, Putnam JE, Jacobsen LB, Nichols DE, McLaughlin JL 1982. Brine Shrimp: A Convenient General Bioassay for Active Plant Constituents. Planta Medica: Journal of Medicinal Plant Research, 45(5):31-34. Disponível em: https://doi.org/10.1055/s-2007-971236.
Paul T, Dodd MC, Strathmann TJ 2010. Photolytic and photocatalytic decomposition of aqueous ciprofloxacin: Transformation products and residual antibacterial activity. Water Research, 44(10):3121-3132. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.watres.2010.03.002.
Paz Y 2010. Application of TiO2 photocatalysis for air treatment: Patents’ overview. Applied Catalysis B: Environmental, 99(3-4):448-460. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2010.05.011.
Pelaez M, Nolan NT, Pillai SC, Seery MK, Falaras P, Kontos AG, Dunlop PSM, Hamilton JWJ, Byrne JA, O’Shea K, Entezari MH, Dionysiou DD 2012. A review on the visible light active titanium dioxide photocatalysts for environmental applications. Applied Catalysis B: Environmental, 125(21):331-349. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2012.05.036.
PSDS (Physical Sciences Data-Science Service) [página na internet]. Inorganic Crystal Structure Database. [acesso 10 abr 2018]. Disponível em: https://www.psds.ac.uk/icsd.
Schneider MV, Rosa MF, Lobo VS, Bariccatti RA 2014. Degradação fotocalítica de bentazona com TiO2. Engenharia Sanitária e Ambiental, 19(1):61-66. Disponível em: http://dx.doi.org/10.1590/S1413-41522014000100007.
Vogel AI, Mendham J, Denney RC, Barnes JD, Thomas M 1992. Análise Química Quantitativa. 5.ed. JC Editora, Rio de Janeiro.
APHA (American Public Health Association), AWWA (American Water Works Association), WEF (Water Environment Federation) 2005. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 21.ed. APHA, Washington-DC.
Batt AL, Bruce IB, Aga DS 2006. Evaluating the vulnerability of surface waters to antibiotic contamination from varying wastewater treatment plant discharges. Environmental Pollution, 142(2):295-302. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.envpol.2005.10.010.
Chang JS, Tan JK, Shah SN, Mateblowski A, Strunk J, Poh PE, Chong MN 2017. Morphological tunable three-dimensional flower-like zinc oxides with high photoactivity for targeted environmental Remediation: Degradation of emerging micropollutant and radicals trapping experiments. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 81:206-217. Disponível em: https://doi.org/10.1016/ j.jtice.2017.10.030.
Di Mauro A, Fragalà ME, Privitera V, Impellizzeri G 2017. ZnO for application in photocatalysis: From thin films to nanostructures. Materials Science in Semiconductor Processing, 69:44-51. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.mssp.2017.03.029.
Dodd MC, Kohler HPE, Gunten U 2009. Oxidation of Antibacterial Compounds by Ozone and Hydroxyl Radical: Elimination of Biological Activity during Aqueous Ozonation Processes. Environmental Science & Technology, 43(7):2498-2504. Disponível em: https://doi.org/10.1021/es8025424.
El-Kemary M, El-Shamy H, El-Mehasseb I 2010. Photocatalytic degradation of ciprofloxacin drug in water using ZnO nanoparticles. Journal of Luminescence, 130(12):2327-2331. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2010.07.013.
Fernandes DM, Hechenleitner AAW, Lima SM, Andrade LHC, Caires ARL, Gómez Pineda EA 2011. Preparation, characterization, and photoluminescence study of PVA/ZnO nanocomposite films. Materials Chemistry and Physics, 128(3):371-376. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.matchemphys. 2011.03.002.
Ferro G, Polo-López MI, Martínez-Piernas AB, Fernández-Ibáñez P, Agüera A, Rizzo L 2015. Cross-Cross-Contamination of Residual Emerging Contaminants and Antibiotic Resistant Bacteria in Lettuce Crops and Soil Irrigated with Wastewater Treated by Sunlight/H2O2. Environmental Science & Technology, 49(18):11096-11104. Disponível em: https://doi.org/10.1021/acs.est.5b02613.
Gabarrón S, Gernjaka W, Valero F, Barceló A, Petrovic M, Rodríguez-Roda I 2016. Evaluation of emerging contaminants in a drinking water treatment plant using electrodialysis reversal technology. Journal of Hazardous Materials, 309:192-201. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat. 2016.02.015.
Lai Y, Meng M, Yu Y, Wang X, Ding T 2011. Photoluminescence and photocatalysis of the flower-like nano-ZnO photocatalysts prepared by a facile hydrothermal method with or without ultrasonic assistance. Applied Catalysis B: Environmental, 105(3-4):335-345. Disponível em: https://doi.org/ 10.1016/j.apcatb.2011.04.028.
Lan Y, Lu Y, Ren Z 2013. Mini review on photocatalysis of titanium dioxide nanoparticles and their solar applications. Nano Energy, 2(5):1031-1045. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.nanoen. 2013.04.002.
Lee KM, Lai CW, Ngai KS, Juan JC 2016. Recent developments of zinc oxide based photocatalyst in water treatment technology: A review. Water Research, 88(1):428-448. Disponível em: https://doi.org/ 10.1016/j.watres.2015.09.045.
Lima GGC, Lima CAP, Vieira FF, Silva EM 2014. Estudo comparativo da aplicação de nanopartículas de TiO2 e ZnO na descoloração fotocatalítica de uma solução de corante empregando radiação UV artificial. Revista Eletrônica de Materiais e Processos, 9(1):22-27.
Meyer BN, Ferrigni NR, Putnam JE, Jacobsen LB, Nichols DE, McLaughlin JL 1982. Brine Shrimp: A Convenient General Bioassay for Active Plant Constituents. Planta Medica: Journal of Medicinal Plant Research, 45(5):31-34. Disponível em: https://doi.org/10.1055/s-2007-971236.
Paul T, Dodd MC, Strathmann TJ 2010. Photolytic and photocatalytic decomposition of aqueous ciprofloxacin: Transformation products and residual antibacterial activity. Water Research, 44(10):3121-3132. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.watres.2010.03.002.
Paz Y 2010. Application of TiO2 photocatalysis for air treatment: Patents’ overview. Applied Catalysis B: Environmental, 99(3-4):448-460. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2010.05.011.
Pelaez M, Nolan NT, Pillai SC, Seery MK, Falaras P, Kontos AG, Dunlop PSM, Hamilton JWJ, Byrne JA, O’Shea K, Entezari MH, Dionysiou DD 2012. A review on the visible light active titanium dioxide photocatalysts for environmental applications. Applied Catalysis B: Environmental, 125(21):331-349. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2012.05.036.
PSDS (Physical Sciences Data-Science Service) [página na internet]. Inorganic Crystal Structure Database. [acesso 10 abr 2018]. Disponível em: https://www.psds.ac.uk/icsd.
Schneider MV, Rosa MF, Lobo VS, Bariccatti RA 2014. Degradação fotocalítica de bentazona com TiO2. Engenharia Sanitária e Ambiental, 19(1):61-66. Disponível em: http://dx.doi.org/10.1590/S1413-41522014000100007.
Vogel AI, Mendham J, Denney RC, Barnes JD, Thomas M 1992. Análise Química Quantitativa. 5.ed. JC Editora, Rio de Janeiro.
Downloads
Publicado
2020-03-05
Como Citar
ROSA, Mauricio Ferreira da; BORTOLINI, Bruna Loesch; SILVA, Alessandra Eugenio Carli da; CARVALHO, Vinicius Alexandre; LOBO, Viviane da Silva. Síntese e Caracterização de Óxido de Zinco Nanoparticulado: Preparo Via Método Sol-Gel e Aplicação como Catalisador na Degradação de Cloridrato de Ciprofloxacino. Fronteira: Journal of Social, Technological and Environmental Science, [S. l.], v. 9, n. 1, p. 473–487, 2020. DOI: 10.21664/2238-8869.2020v9i1.p473-487. Disponível em: https://periodicos.unievangelica.edu.br/index.php/fronteiras/article/view/3007. Acesso em: 24 dez. 2024.
Edição
Seção
Artigos
Licença
Esta revista oferece acesso livre imediato ao seu conteúdo, seguindo o princípio de que disponibilizar gratuitamente o conhecimento científico ao público proporciona maior democratização mundial do conhecimento.
A partir da publicação realizada na revista os autores possuem copyright e direitos de publicação de seus artigos sem restrições.
A Revista Fronteiras: Journal of Social, Technological and Environmental Science segue os preceitos legais da licença Creative Commons - Atribuição-NãoComercial 4.0 Internacional. 
