Uma abordagem verde para a degradação de DDT em água e monitoramento de seus metabólitos comparando a eficiência de diferentes nanopartículas de Pd sintetizadas

Abstract

DDT (1,1,1-tricloro-2,2-bi (p-clorofenil)-etano) e seus metabólitos (DDD, 1,1-dicloro-2,2-bis-(4'-clorofenil)-etano, e DDE, 1,1-dicloro-2,2-bis-(4'-clorofenil)etileno) são poluentes orgânicos persistentes que podem ser degradados cataliticamente em compostos menos tóxicos e menos persistentes. Neste trabalho, metodologias ambientalmente amigáveis para a síntese dos catalisadores, para a degradação catalítica de DDT e para o monitoramento de reações foram propostas. Três tipos de nanopartículas, NPs, à base de Pd, (Pd, Au-on-Pd e Cu-on-Pd) foram sintetizadas e usadas para dehidrocloração (HDC) catalítica de DDT e seus metabólitos. As propriedades estruturais e eletrônicas das NPs foram investigadas usando TEM e espectroscopia XAS. As NPs de Au-on-Pd apresentaram a maior eficiência de HDC em 1h de reação. Para obter as melhores condições de reação, os efeitos da vazão de H2 e da adição de base na atividade das NPs de Au-on-Pd foram investigados. Para estudar a eficácia das diferentes NPs, um método analítico livre de solventes foi otimizado para detectar e quantificar DDT e seus subprodutos de degradação. O método SPME-GC-MS utilizando fibra PDMS forneceu baixos limites de detecção (0,03 µg L-1) e alta recuperação (= 88,75%) e foi uma ferramenta valiosa para o estudo de degradação de NP. Uma discussão sobre a abordagem verde proposta no trabalho em comparação com outros trabalhos da literatura foi realizada e o procedimento analítico proposto apresentou uma avaliação igual a 0,72 (em uma escala de 0-1) pelo sistema métrico AGREE baseado nos princípios da química analítica verde. Desta forma, uma metodologia verde para degradação e monitoramento de DDT e seus subprodutos na água foi alcançada.

Abstract: DDT (1,1,1-trichloro-2,2-bi(p-chlorophenyl)-ethane) and its metabolites (DDD, 1,1-dichloro-2,2-bis-(4'-chlorophenyl)ethane, and DDE, 1,1-dichloro-2,2-bis-(4'-chlorophenyl)ethylene) are persistent organic pollutants that can be catalytically degraded into a less toxic and less persistent compound. In this work, ecofriendly methodologies for catalyst synthesis, catalytic degradation of DDT and reaction monitoring have been proposed. Three types of Pd-based nanoparticles, NPs, (Pd, Au-on-Pd and Cu-on-Pd) were synthesized and used for catalytic hydrodechlorination of DDT and its metabolites. The structural and electronic properties of NPs were investigated using TEM and XAS spectroscopy. Au-on-Pd NP showed the highest hydrodechlorination efficiency within 1h of reaction. To obtain the best reaction conditions, the effects of H2 flow and base addition Au-on-Pd NPs activity were investigated. To study the effectiveness of the different NPs, a solvent-free analytical method was optimized to detect and measure DDT and its by-products. The SPME-GC-MS method using PDMS fiber provided low detection limits (0.03 µg L-1) and high recovery (= 88.75%) and was a valuable tool for the NP degradation study. A discussion of the green approach proposed in the work compared to other works in the literature was accomplished and the proposed analytical procedure was rated 0.72 (on a scale of 0-1) by the AGREE metric system based on the principles of analytical chemistry green. In this way, a green method for degradation and monitoring of DDT and its by-products in water was achieved.