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Consultar: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química

Título [PT]: Mecanismo de adsorção de paracetamol em carvões nacionais
Título [EN]: Mechanism of paracetamol adsorption in national carbons
Autor(es): Regiane Cristina Ferreira
Palavras-chave [PT]:

Carvão ativado. Paracetamol. Adsorção em fase liquida. Fármacos. Tratamento de água (Processos). Tratamento de águas residuárias. Brasil.

Maria Angélica Simões Dornellas de Barros [Orientador] - UEM Karina Querne de Carvalho - UTFPR Pedro Augusto Arroyo - UEM Murilo Pereira Moisés - UEM

Resumo: O descarte inadequado de efluentes e a falta de qualidade no tratamento de esgoto, acarreta a contaminação nos recursos hídricos, que por consequência prejudica no tratamento de água potável . Dentre os contaminantes podemos destacar os fármacos. Como técnica complementar ao tratamento de água e esgoto, temos a adsorção em carvão ativado. Dentro deste contexto, o objetivo deste trabalho foi investigar o mecanismo de adsorção do paracetamol em carvão do coco de babaçu e carvão de coco de dendê. Os carvões ativados de dendê e babaçu passaram por funcionalização química (HNO3 e NaOH) e física (atmosfera inerte) obtendo nomenclatura de DAC, BAC, DBA, BBA, DI e BI, respectivamente. Foi realizada caracterizações químicas e físicas no material in natura e funcionalizado, além de estudos cinéticos e termodinâmicos. A molécula de paracetamol têm forma neutra na faixa de pH 2,0-10,0 e forma aniônica acima de pH 10,0. Para o carvão funcionalizado com HNO3 houve bloqueio dos microporos por grupos funcionais de óxido introduzidos pelo tratamento químico, o que ocasionou uma diminuição na área específica. No método de Boehm observa-se que DAC e BAC aumentaram a quantidade de grupos ácidos e para DI e BI houve aumento de grupos básicos. Os valores do pHPCZ foram de 6,5; 3,6; 3,7; 4,4; 3,9; 3,6; 3,8 e 4,2 para DD, DAC, DBA, DI, BB, BAC, BBA e BI, respectivamente. Os espectros no infravermelho indicam banda a 1580 cm-1, que aparece na amostra original e é oxidada principalmente no tratamento ácido, pode estar associada a estiramentos das ligações C=O. Esta banda promove aparecimento de um pico em 1385 cm-1, correspondente às vibrações das bandas de -NO2. Para DI e BI ocorre o aparecimento da banda de 1200-1000 cm-1, as bandas indicam a presença de grupos CO que são características de grupos éteres, fenóis e hidroxilas. O modelo cinético de pseudo-primeira ordem e de Langmuir foram os que melhor se ajustaram aos dados experimentais em todas as amostras, indicando quimissorção em monocamada. Maiores quantidade adsorvida para todos os carvões foi em pH 2,0 e pHPCZ; e menores em pH 11,0, devido à repulsão eletrostática, indicando que em pH ácido pode estar envolvida a quimissorção. Para ambos os carvões a funcionalização com HNO3 diminui a quantidade adsorvida, indicando que os grupos ácidos diminuem a eficiência de remoção do paracetamol. Para a fucionalização com NaOH e atmosfera inerte houve aumento da quantidade adsorvida devido a maior quantidade de grupos básicos, indicando que a quimissorção está envolvida no processo. O mecanismo proposto entre a adsorção de paracetamol com os carvões ativados foi entre os carbonos ligados ao éter e o grupo pirona fazendo interação com o grupo carbonila do paracetamol; e a ligação entre os anéis aromáticos. O estudo termodinâmico mostrou aumento na quantidade adsorvida de paracetamol até 45 ºC, significativo da quimissorção e aumento desprezível da quimissorção de 45 a 55 oC, sendo atraído pela fisissorção. Os valores para ΔGo foram negativos indicando que o processo é espontâneo e favorável. Os valores positivos de ΔSº e ΔHº sugerem aumento da desordem na interface sólido/fluido e natureza endotérmica. O adsorvente mais eficiente para retenção de paracetamol é o carvão ativado de dendê funcionalizado em atmosfera inerte, devido aos maiores valores de grupos básicos. Abstract: The inadequate disposing of waste and the lack of quality in the treatment of sewage, causes contamination in water resources, which consequently affect the treatment of drinking water. Among the contaminants we can highlight the drugs. As a complementary technique to water treatment and sewage, have adsorption on activated carbon. Within this context, the objective of this work was to investigate the paracetamol adsorption mechanism in babassu coconut coal and palm coconut charcoal. The activated carbons of dende and babassu passed by chemical functionalization (HNO3 and NaOH) and physical (inert atmosphere), known as DAC, BAC, DBA, BBA, DI and BI, respectively. The chemical and physical characterization was carried out on the material fresh and functionalized, and kinetic and thermodynamic studies. The paracetamol molecule has neutral form in the range of pH 2.0-10.0 and anionic form to pH higher than 10.0. It is possible to verify characteristic of microporous materials to all samples. To the carbon functionalized in HNO3 there was a block of the micropores by oxide functional groups introduced by chemical treatment. It was observed in the Boehm method that CAD and BAC increased the amount of acidic groups, and DBA BBA results show that the functionalization have different behavior in babassu and dende; and a substantial increase of basic groups to DI and BI. Values of pHPCZ were 6.5; 3.6; 3.7; 4.4; 3.9; 3.6; 3.8 and 4.2 to DD, CAD, DBA, DI, BB, BAC, BBA and BI, respectively. Infrared spectra indicate the presence of band at 1580 cm-1, which appears in the original sample and is particularly oxidized in the treatment acid, can be associated with the stretching of C = O bonds. This band promotes the appearance of a peak at 1385 cm-1, corresponding to the vibration of the bands of -NO2. In the range of 1200-1000 cm-1, bands indicate the presence of C=O that are characteristics of ethers groups, phenols, and hydroxyl. Kinetic model of pseudo-first-order and the Langmuir model best fit to the experimental data for all samples, indicating chemisorption monolayer. At pH 2.0 and pHPCZ was verified higher adsorbed amount for all carbons which no longer occurs to pH 11.0, due to the electrostatic repulsion, indicating that in acidic pH the chemisorption may be involved. For both carbons, the functionalization with HNO3 decreases the amount adsorbed, indicating that the acid groups decrease the removal efficiency of paracetamol. To the functionalization in inert atmosphere and also with NaOH, an increase of the amount adsorbed due to the greater amount of basic groups, indicating that the chemisorption is involved in the process. The proposed mechanism of paracetamol adsorption with the activated carbon was between the carbons bonded to the ether and the pyrone group by the interaction with the carbonyl group of paracetamol; and the bond among the aromatic rings. Thermodynamic study showed an increase of the amount of paracetamol adsorption until 45 °C, due to the chemisorption, and inegligible increase of chemisorption of 45 to 55 oC, being attracted by physisorption. Values to ΔGo were negative, indicating that process is spontaneous and favorable. Positive values of ΔSº and ΔHº suggest an increase of the disorder at the solid/fluid interface and the endothermic nature. The most efficient adsorbent to the paracetamol retention is the activated carbon palm functionalized in an inert atmosphere, due to higher values of basic groups

Idioma: Português Data de Publicação: 2015 Local de Publicação: Maringá, PR Orientador: Prof.ª Dr.ª Maria Angélica Simões Dornellas de Barros Co-Orientador: Prof.ª Dr.ª Karina Querne de Carvalho Instituição: Universidade Estadual de Maringá. Centro de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química Nível: Dissertação (mestrado em Engenharia Química) UEM: Departamento de Engenharia Química

Responsavel: elaine
Categoria: Aplicação
Formato: Documento PDF
Arquivo: VF Dissertacao Ferreira C. Regiane.pdf
Tamanho: 3000 Kb (3071997 bytes)
Criado: 28-06-2016 10:40
Atualizado: 28-06-2016 10:49
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