Resumo: Devido aos grandes avanços tecnológicos e consequentemente à geração de resíduos de descarte contaminando o solo, água e ar no planeta, fez-se necessário linhas de pesquisa para o tratamento destes resíduos. Uma das linhas de pesquisa é a adsorção, processo usado como uma alternativa para o tratamento de efluentes contaminados com fármacos. O presente trabalho consistiu no estudo da remoção de cafeína e paracetamol em soluções aquosas por adsorção em carvões ativados, sem funcionalização, com funcionalizações em ácido nítrico e em atmosfera inerte. Os carvões preparados laboratorialmente a partir coco de babaçu e dendê e o carvão ativado comercial, Norit, mostraram que os carvões podem ser considerados como alternativas para tratamentos de águas. As caracterizações realizadas foram ponto de carga zero, adsorção/dessorção de N2, e microanalise elementear. A capacidade de adsorção desses carvões foram avaliadas, sendo que entre os carvões de origem vegetal, o carvão ativado de babaçu funcioanlizado em atmosfera inerte, foi o que apresentou a maior capacidade, de aproximadamente 102 mg/g e 187 mg/g para paracetamol e cafeína, respecitvamente. As cinéticas de adsorção da cafeína e paracetamol apresentaram um melhor ajuste à equação cinética de pseudo-segunda ordem, sendo que também se avaliou o modelo de pseudo-primeira ordem, indicando que a difusão das moléculas através da camada limite é a etapa limitante e que a adsorção por ocorrer por quimissorção. Os dados de equilíbrio de um modo geral apresentaram um melhor ajuste ao modelo de Freundlich e Langmuir e permitiram confirmar os resultados obtidos nos ensaios cinéticos. Para a análise das isotermas foram aplicadas equações e modelos utilizados em sistemas de adsorção em fase líquida. Realizou-se ajustes não lineares tentando, avaliado por funções de erro, de forma a normalizar os graus de liberdade e permitir comparar os resultados obtidos pelos vários ajustes. O estudo da influência da dureza da água na adsorção da cafeína e paracetamol, em carvões ativados em atmosfera inerte, mostraram uma interferência significativa dos íons Ca+2 e Mg+2 no processo de adsorção, diminuindo a eficiência e aumentando a velocidade de remoção. A fim de verificar a capacidade de dessorção do paracetamol, os parâmetros avaliados na dessorção do paracetamol foram o tempo de contato e concentração inicial dos regenerantes, sendo os produtos utilizados para realizar a dessorção a água, NaOH, álcool metílico, e álcool etílico. Para representar a dinâmica de adsorção em coluna de leito fixo foi utilizado o modelo de Silva (2001) em que foram consideradas como etapas controladoras da transferência de massa a difusão no filme externo e a difusão nas partículas. Os resultados mostraram que o modelo representou satisfatoriamente a dinâmica de troca iônica em todos os casos investigados.
Abstract: Due to great technological advances and to the resulting generation of residues contaminating the soil, water and air of our planet, it has become necessary to develop innovative lines of research for the treatment of industrial pollutants. One such line of research is adsorption, a process that has been used as an alternative for the treatment of effluents containing drugs. The present work was focused on the removal of caffeine and paracetamol in aqueous solutions by adsorption on activated carbon, without functionalization, functionalization in nitric acid and inert atmosphere. The lab-made carbons prepared from babassu and dendê coco and commercially available activate carbon, indicating that the laboratory carbons can be considered as alternatives for water treatment. The characterizations were carried point of zero charge, adsorption/desorption of N2, and elemental analysis. The adsorption capacity of these activated carbons was evaluated, and among vegetal carbons, the babassu functionalization in inert atmosphere was the the most capacity of approximately 102 mg/g and 187 mg/g for paracetamol e cafeína, caffeine and paracetamol, respectively. The adsorption kinetics of caffeine and paracetamol presented a better adjustment to the pseudo-second order kinetic equation, the pseudo-first orde weas also evaluated. Indicating that diffusion of molecules through the boundary layer is the rate limiting step for adsorption and chemisorption occur. The equilibrium results presented a better adjustment to the Freundlich and Langmuir model and allow to confirm the results obtained in the kinetic assays. In the analysis of various isotherms were applied different equations by non-linear adjustments. Error functions were evaluated in order to standardize the degrees of freedom, allowing comparing the results obtained by the models. The study of the influence of water hardness in the adsorption caffeine and paracetamol, functionalized carbons in an inert atmosphere, showed a significant interference of the ions Ca+2 e Mg+2 in the adsorption process, decreasing the efficiency and increasing the rate of removal. To verify the ability of the paracetamol desorption, the parameters evaluated in the desorption of the paracetamol were contact time, and initial concentration of regenerants, and products used to perform the desorption water, NaOH, methyl alcohol, and ethyl alcohol. For the representation of the dynamic of adsorption in fixed bed column, was used Silva (2001) model that considered the diffusion in external film, and diffusion particles as controller steps of mass transfer. The results showed the model represented properly the dynamic of adsorption in all of the cases investigated. |