Degradation of flumequine by photocatalysis and evaluation of antimicrobial activity

Environmental context. Diclofenac, a common non-steroidal anti-inflammatory drug, is not completely removed from surface and drinking water by conventional treatment methods. Consequently, this drug is present in the aquatic environment and has been subsequently linked to toxic effects on organisms. We show that photolysis and TiO 2 -catalysed degradation in circulating batch reactors efficiently results in diclofenac removal under a variety of conditions. These photochemical methods thus may lead to more effective water treatment processes.Abstract. The occurrence of diclofenac (DCF) as an emerging pollutant in surface waters and drinking water has been attributed to elevated global consumption and the inability of sewage treatment plants to remove DCF. In this study, DCF spiked drinking water and river water was subjected to photolysis and TiO 2 photocatalytic treatments in a circulating laboratory-scale (immersion-well) and a demonstration-scale loop reactor (Laboclean). The operational parameters for the immersion-well reactor were optimised as follows: TiO 2 P25 loading, 0.1 g L À1 ; natural pH, 6.2; initial concentration, 30 mg L À1 ; water type, distilled water. Complete DCF removal was realised within 15 min under the optimised conditions using the immersion-well reactor. Sunlight-mediated photochemical degradation required a prolonged exposure period of up to 360 min for complete DCF removal. DCF in distilled and drinking water was efficiently degraded in the larger Laboclean reactor. Differences were, however, observed based on their pseudo-first-order rate constants, which implies that the water matrix has an effect on the degradation rate. Six major photoproducts, 2-(8-chloro-9H-carbazol-1-yl)acetic acid, 2-(8-hydroxy-9H-carbazol-1-yl)acetic acid, 2,6-dichloro-N-o-tolylbenzenamine, 2-(phenylamino)benzaldehyde, 1-chloromethyl-9H-carbazole and 1-methyl-9H-carbazole, generated from TiO 2 photocatalysis of DCF were identified by liquid chromatography-mass spectrometry (LCMS) and Fourier transform-ion cyclotron resonance-mass spectrometry (FT-ICR-MS). This work has shown that photocatalytic degradation kinetics of DCF are dependent on both the geometry of the photoreactor and the nature of the water matrices.

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“…H 2 O 2 can also act as an electron acceptor inhibiting the recombination of electron-hole pairs. [59] …”

Section: Effect Of Cooling Jacket Materials and Tio 2 Typementioning

confidence: 99%

Photolysis and TiO2-catalysed degradation of diclofenac in surface and drinking water using circulating batch photoreactors

Kanakaraju¹,

Cherie²,

Motti³

et al. 2014

Environ. Chem.

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“…O bandgap do TiO 2 varia conforme a sua estrutura cristalina, a qual pode ser constituída em anatase, rutilo e brookite. O semicondutor mais comumente utilizado em ensaios fotocatalíticos com quinolonas é o TiO 2 P25 da Degussa, 77,97,102,106 que possui uma fase cristalina constituída por 80% anatase e 20% rutilo. Essa composição confere uma área superficial de 55 m 2 g -1 e um bandgap entre 3,00-3,15 eV.…”

Section: Uv/tiounclassified

“…No processo de fotocatálise com TiO 2 em suspensão, a avaliação da faixa de concentração do catalisador a ser aplicada no processo é imprescindível para se atingir a máxima eficiência de degradação. Rodrigues-Silva et al 106 …”

Section: Uv/tiounclassified

“…66,68,73,85,93,[95][96][97]101,103,106,107,[128][129][130] As estruturas dos possíveis produtos formados são propostas baseando-se na composição elementar dos fármacos e mecanismos de reações orgânicas apresentados na literatura especializada. Salienta-se que a identificação dos produtos formados durante os processos de degradação é uma etapa bastante trabalhosa devido às baixas concentrações em que esses intermediários se encontram.…”

Section: Intermediários Formadosunclassified

“…Giraldo et al, 95 em seus estudos de degradação do ácido oxolínico por fotocatálise, relataram que o processo de hidroxilação das quinolonas deve ocorrer por reações do tipo photo-Kolbe, resultando na substituição do grupo carboxila (COOH) ligado ao C-3 por um próton ou uma hidroxila. Sirtori et al, 63,103 An et al, 97 Rodrigues-Silva et al, [106][107] Liu et al 133 propuseram que, durante a ozonização, a principal rota de degradação da ciprofloxacina, norfloxacina e lomefloxacina ocorre na região alcalina (N-1 e/ou anel piperazínico) dessas fluoroquinolonas. Pretali et al 128 concluíram que, quando soluções de marbofloxacina são submetidas à radiação ultravioleta, o caminho de degradação inicia-se com reações no anel piperazínico, corroborando com o trabalho de Kusari et al, 66 os quais avaliaram os produtos da degradação da sarafloxacina por fotólise.…”

Section: Intermediários Formadosunclassified

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Occurrence and Degradation of Quinolones by Advanced Oxidation Processes

Rodrigues-Silva¹,

Maniero²,

Peres³

et al. 2014

Química Nova

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OCCURRENCE AND DEGRADATION OF QUINOLONES BY ADVANCED OXIDATION PROCESSES. In this review, the presence of quinolones in the environment, their risks and the available processes for water decontamination were addressed. Their occurrence in surface waters and also in soil raises concerns about the risk of the development of resistant bacteria and other potential chronic effects. AOPs (UV/H 2 O 2 , Fenton, photo-Fenton, and UV/TiO 2 ) and ozonation proved effective for degrading these emerging contaminants due to hydroxyl radical formation, surpassing the efficacy of conventional methods. In addition, the main degradation mechanisms of these drugs as well as data on residual biological activity were analyzed.Keywords: antimicrobials; degradation mechanisms; toxicity. INTRODUÇÃOAntimicrobianos são definidos como compostos naturais, sinté-ticos ou semi-sintéticos, cuja finalidade é prevenir ou tratar doenças infecciosas causadas por micro-organismos patogênicos, 1 tanto nos seres humanos como na medicina veterinária. Visto que não são totalmente metabolizados durante o uso terapêutico, os antimicrobianos estão presentes no esgoto doméstico principalmente como resultado da excreção humana. O uso de antimicrobianos na atividade pecuária contribui, também, para a sua introdução no meio ambiente, como resultado de processos de manufatura, disposição irregular ou excreção metabólica.2 Dessa forma, esses compostos são continuamente lançados no ambiente e, considerando sua característica recalcitrante de difícil remoção/degradação, são considerados pseudopersistentes.Existem aproximadamente onze diferentes classes de antimicrobianos, 3 que se diferenciam por sua estrutura química ou mecanismos de ação no tratamento específico de determinado patógeno. As quinolonas, antimicrobianos sintéticos, são eficientes no tratamento de infecções por bactérias Gram-positivas e Gram-negativas e são largamente empregadas tanto na medicina humana como veteriná-ria. Bactérias Gram-negativas são aquelas que possuem uma parede celular com poucas camadas de peptideoglicana e uma segunda membrana de lipopolissacarídeo. No processo de coloração, a lavagem com álcool rompe a camada externa de lipopolissacarídeo e o corante é removido por meio da camada de peptideoglicana. Consequentemente, as células Gram-negativas permanecem incolores até serem coradas com a safranina (segundo corante), adquirindo tonalidade rosa-avermelhada. Como exemplo, pode-se citar: Pseudomonas aeruginosa (causadora de infecções no aparelho pulmonar, urinário e respiratório), Escherichia coli (causadora de infecções urinárias) e Salmonella (causadora de intoxicações alimentares). As bactérias Gram-positivas, como por exemplo, a Streptococcus pneumoniae, possuem uma parede com mais camadas de peptideoglicana que as bactérias Gram-negativas. Empregando-se a coloração de Gram, apresentam-se com coloração púrpura quando fixadas com cristal violeta (primeiro corante), uma vez que essas bactérias retêm esse corante mesmo quando expostas ao álcool. 4,5 Dentre os principais riscos ...

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Immobilized Heterogeneous Photocatalysis for Reuse of Water Contaminated by Recalcitrant Organic Compounds: The Case of Antibiotics

Pons

Frêche

Cortyl

et al. 2014

The Handbook of Environmental Chemistry

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Degradation of flumequine by photocatalysis and evaluation of antimicrobial activity

Cited by 42 publications

References 33 publications

Photolysis and TiO2-catalysed degradation of diclofenac in surface and drinking water using circulating batch photoreactors

Photolysis and TiO2-catalysed degradation of diclofenac in surface and drinking water using circulating batch photoreactors

Occurrence and Degradation of Quinolones by Advanced Oxidation Processes

Immobilized Heterogeneous Photocatalysis for Reuse of Water Contaminated by Recalcitrant Organic Compounds: The Case of Antibiotics

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