Degradation of the herbicide paraquat by photo-fenton process: optimization by experimental design and toxicity assessment

Abstract

This study describes the influence and optimization of Fenton's reagent (concentration of Fe2+ and H2O2 ) on the efficiency of mineralization of the herbicide paraquat (PQT, 50 mg L-1) in water, after 60 min (equivalent to 642 kJ L-1 of accumulated UVA radiation) treatment by photo-Fenton process in laboratory scale, using central composite design (CCD). Under optimized conditions, kinetic experiments were done, evaluating the PQT removal, its mineralization and toxicity in laboratory scale, using artificial irradiation, and in a pilot plant under solar irradiation. The same removal efficiency and mineralization of PQT were obtained in both reactors. The toxicity of the samples, estimated in terms of mortality of Artemia salina, decreases simultaneously with the decay of concentration of PQT, suggesting the formation of intermediates of lower toxicity. In this way, the solar photo-Fenton process can be considered as a viable alternative for the treatment of wastewater containing PQT.

Translated abstract

Este trabalho descreve a influência e otimização dos reagentes de Fenton (concentração de Fe2+ e H2O2) na eficiência da mineralização do herbicida paraquat (PQT, 50 mg L-1) em água, após 60 min (equivalendo a 642 kJ L-1 de radiação UVA acumulada) de tratamento por processo foto-Fenton em escala de laboratório, usando planejamento composto central (CCD). Sob condições otimizadas, experimentos cinéticos foram feitos, avaliando a remoção do PQT, sua mineralização e toxicidade em escala de laboratório, usando irradiação artificial, e em planta piloto sob irradiação solar. A mesma eficiência de remoção e mineralização do PQT foram obtidas em ambos os reatores utilizados. A toxicidade das amostras, estimada em termos de mortalidade de Artemia salina, diminui simultaneamente com o decaimento da concentração de PQT, sugerindo a formação de intermediários de menor toxicidade. Dessa maneira, o processo foto-Fenton/solar pode ser considerado uma alternativa viável para o tratamento de águas residuais contendo PQT.