Inactivation of Escherichia coli in water by TiO2-assisted disinfection using solar light

Abstract

Estudou-se a desinfecção de águas de abastecimento por fotocatálise heterogênea usando um reator de fluxo em um sistema composto por uma placa de vidro com TiO 2 P 25 (Degussa) imobilizado e luz solar como fonte de radiação. Foram utilizados dois modos de operação do reator: passagem única e recirculação. Os experimentos foram conduzidos utilizando inicialmente uma água preparada em laboratório e posteriormente água coletada em poços e lagos de uma região próxima à Campinas, SP. Estudou-se a influência de fatores, tais como, o modo de operação do reator, a cor e turbidez da água, os quais influenciam significativamente na eficiência fotocatalítica de descontaminação e, portanto, na viabilidade da aplicação do processo. Em dias ensolarados, alcançou-se uma redução na carga bacteriológica de cerca de 100% do valor inicial de Escherichia coli (2 × 10 3 NMP per 100 mL) para soluções de água sintética, e, 80% do valor inicial de Escherichia coli (16.6 to 22.2 × 10 3 MPN per 100 mL) para água in natura, através da fotocatálise heterogênea usando TiO 2 .TiO 2 -assisted heterogeneous photocatalysis and photolysis were evaluated for the disinfection of water samples using a glass reactor with immobilized TiO 2 (catalyst), solar light and E. coli as an indicator microorganism of the efficiency of disinfection. Parameters such as color and turbidity of the water, level of coliform bacteria (by the Colilert ® method), inclination angle of the solar reactor, solar light intensity, flow rate and retention time were controlled during the experiments. Two different operational modes were used for the solar reactor: single pass mode and recirculation mode. First, synthetic water was used in the disinfection tests as a model system; second, tests were conducted using natural samples specifically groundwater collected from a lake and a well. In bacterial suspensions in synthetic water in the absence of color and turbidity, heterogeneous photocatalysis was responsible for the reduction of approximately 100% of the initial concentration of E. coli. Only a 56.5% reduction was obtained by photolysis during the same solution recirculation time, which indicated a better efficiency using the catalyst. From the natural samples, total inactivation was not achieved in the studied cases. However, photocatalysis using TiO 2 /solar light was shown to be quantitatively efficient in the destruction of the total coliforms in water, reaching values up to around 80% inactivation in natural waters with initial levels of total coliforms ranging from 16.6 to 22.2×10 3 MPN per 100 mL.

Evaluation of the Biocidal Capacity of Hypercrosslinked Resins Containing Dithiocarbamate Groups

“…The introduction of the dithiocarbamate groups into the commercial hypercrosslinked resin MN-250 was possible due to nitration reaction of the resin, reduction of the nitro groups and reaction with CS 2 , respectively. EDS microanalysis showed the sulfur particles dispersed in the polymeric matrix.…”

“…In Brazil, many hospital admissions are attributable to the lack of sanitation in communities. [1,2] Waterborne diseases can be caused by viruses, bacteria, fungi and other microbes.…”

Inativação de Escherichia Coli Por Fotólise e Fotocatálise Heterogênea

“…A sedimentação do material em suspensão pode ser a causa da menor interferência da turbidez na eficiência do processo de desinfecção (BRANDÃO et al, 2000). Rodrigues et al (2007) também observaram queda na eficiência da fotocatálise heterogênea, ao comparar a desinfecção de água preparada em laboratório de água natural contendo E. coli. Os ensaios com APL, baseados apenas em E. coli, mostraram uma eficiência de desinfecção de aproximadamente 100 % dos organismos presentes (com uma ordem de 106 NMP/100 mL).…”

“…Este POA, TiO2/UV, também foi mais eficiente em inativar os oocistos de Cryptosporidium spp do que os processos utilizados de forma isolada (RYU et al, 2008). Estudos avaliando diferentes processos fotocatalíticos têm sido realizados com água reagente, porém, águas naturais com componentes químicos orgânicos e inorgânicos podem interferir na eficiência dos processos de desinfecção (GUIMARÃES e BARRETO, 2003, RINCÓN e PULGARÍN, 2004, RODRIGUES et al, 2007. O objetivo do presente trabalho foi o de comparar dois processos de desinfecção: a fotólise-UV (sistema homogêneo) e a fotocatálise-TiO2/UV (sistema heterogêneo), na inativação de E. coli presente em água preparada em laboratório e água natural.…”

Combustion synthesized TiO2 for enhanced photocatalytic activity under the direct sunlight-optimization of titanylnitrate synthesis

“…Developing heterogeneous photocatalysts with desirable activities, especially visible light activity, for environmental applications such as air purification, water disinfection, hazardous waste removal, and remediation of water pollution has become a key research in recent years [1][2][3][4][5][6][7][8]. Among the various semiconductor photocatalysts, titania has been proven to be an evergreen photocatalyst due to its chemical and biological inertness, strong oxidizing power, cost effectiveness, and long-term stability against photochemical corrosion [9].…”