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Tipo: Dissertação
Fecha de publicación : 14-sep-2023
Autor(es): SOUZA, Lukas Oliveira
Primer Orientador: CARVALHO, Samira Maria Leão de
Primer Coorientador: VIEIRA, Melissa Gurgel Adeodato
Título : Síntese e caracterização de materiais carbonáceos e hidróxido duplo lamelar (HDL) para aplicação na adsorção dos contaminantes emergentes ibuprofeno e paracetamol
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Citación : SOUZA, Lukas Oliveira Souza. Síntese e caracterização de materiais carbonáceos e hidróxido duplo lamelar (HDL) para aplicação na adsorção dos contaminantes emergentes ibuprofeno e paracetamol. Orientadora: Samira Maria Leão de Carvalho. 2023. 140 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Instituto de Tecnologia, Universidade Federal do Pará, Belém, 2023. Disponível em: https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/17323 . Acesso em:.
Resumen: Os contaminantes emergentes (CEs) são compostos químicos que são inseridos em corpos hídricos pela sociedade, que causam sérias consequências ao ecossistema aquático, além da produção de compostos nocivos à saúde humana quando não implementados métodos eficazes de tratamento. Os carvões ativados (CAs) provenientes de biomassa têm sido fontes de estudos no âmbito da adsorção de fármacos. Os hidróxidos duplos lamelares (HDLs) são argilas sintéticas aniônicas capazes de adsorver esses poluentes do meio aquoso. A síntese de CA, compósitos de HDL e CA são estudados como forma remediadora ambiental. Neste trabalho, adsorventes carbonáceos e hidróxido duplo lamelar foram utilizados na remoção de IBU e PAR do meio aquoso em sistema batelada. O CA foi produzido de cascas de castanha-do-Brasil (Bertholletia excelsa H.B.K.) e ativado quimicamente usando H3PO4 (55% m/v, em mL). O HDL e o compósito de HDL-CA foram sintetizados por método de coprecipitação; razão catiônica 3:1 (Mg/Al). Os resultados de caracterizações químicas e texturais mostraram que o CA possui caráter ácido, ponto de carga zero (pHPCZ 3,2), hidrofóbico (índice de hidrofobicidade, IH de 0,93), elevado valor de área superficial (SBET 1651,31 m2 .g-1 ) e volume de poros (VTOTAL 1194 cm3 .g-1 ). O compósito HDL-CA e o HDL possuem caráter básico e valores de pHPCZ (9,2 e 8,2, respectivamente), valores de IH (0,35 e 0,44 respectivamente); os materiais HDL-CA e HDL apresentaram valores de SBET e VTOTAL inferiores aos valores de CA: HDL-CA (SBET 79,9781 m2 .g-1 ; VTOTAL 0,067211 cm3 .g-1 ) e HDL (SBET 2,1179 m2 .g-1 ; VTOTAL 0,004648 cm3 .g-1 ). As condições experimentais ótimas de adsorção definidas neste estudo foram: pH inicial da solução (pH de 3,0), massa de adsorvente (m de 0,015 g) e concentração inicial do adsorbato (C0 de 20 mg.L-1 ). O modelo cinético de pseudosegunda ordem (PSO) apresentou o melhor ajuste aos dados experimentais dos processos adsortivos estudados. A isoterma de Freundlich foi bem ajustada aos dados experimentais dos processos adsortivos (CA_IBU) e a isoterma de Sips melhor descreveu os dados experimentais dos processos adsortivos (HDL-CA_IBU e HDL_IBU), nas temperaturas de 26, 45 e 55 °C. Os parâmetros termodinâmicos confirmaram que o processo de adsorção para ambos os sistemas (CA_IBU, HDL-CA_IBU, HDL_IBU) é favorável a baixas temperaturas, exotérmico (HDL-CA_IBU e HDL_IBU) e endotérmico (CA_IBU) e com maior afinidade do adsorvente CA por IBU. Os adsorventes deste estudo foram classificados como potenciais materiais em desenvolvimento para adsorção dos contaminantes emergentes investigados.
Resumen : Emerging contaminants (ECs) are chemical compounds that are inserted into water bodies by society, which cause serious consequences to the aquatic ecosystem, in addition to the production of compounds harmful to human health when effective treatment methods are not implemented. Ibuprofen (IBU) and paracetamol (PAR) are drugs that are included in the group of ECs, classified as non-steroidal anti-inflammatory drug (NSAID) and analgesic, respectively. Activated carbons (ACs) from biomass have been sources of studies in the field of drug adsorption. Lamellar double hydroxides (LDHs) are anionic synthetic clays capable of adsorbing these pollutants from the aqueous medium. The synthesis of AC, composites of LDH and AC are studied as an environmental remedy. In this work, carbonaceous adsorbents and lamellar double hydroxide were used to remove IBU and PAR from the aqueous medium in a batch system. AC was produced from Brazil nut shells (Bertholletia excelsa H.B.K.) and chemically activated using H3PO4 (55% m/v, in mL). LDH and LDH-AC composite were synthesized by coprecipitation method; cationic ratio 3:1 (Mg/Al). The results of chemical and textural characterizations showed that AC has an acid character, point of zero charge (pHPCZ 3.2), hydrophobic (hydrophobicity index, HI of 0.93), high surface area value (SBET 1651.31 m2 .g-1 ) and pore volume (VTOTAL 1194 cm3 .g-1 ). The composite LDH-AC and LDH have a basic character and pHPCZ values (9.2 and 8.2, respectively), HI values (0.35 and 0.44 respectively); the LDH-AC and LDH materials showed SBET and VTOTAL values lower than the AC values: LDH-AC (SBET 79.9781 m2 .g-1 ; VTOTAL 0.067211 cm3 .g-1 ) and LDH (SBET 2.1179 m2 .g-1 ; VTOTAL 0.004648 cm3 .g-1 ). The optimal experimental conditions for adsorption defined in this study were: initial pH of the solution (pH of 3.0), mass of adsorbent (m of 0.015 g) and initial concentration of adsorbate (C0 of 20 mg.L-1 ). The pseudo-second order kinetic model (PSO) showed the best fit to the experimental data of the studied adsorptive processes. The Freundlich isotherm was well suited to the experimental data of the adsorptive processes (AC_IBU) and the Sips isotherm best described the experimental data of the adsorptive processes (LDHAC_IBU and LDH_IBU), at temperatures of 26, 45 and 55 °C. The thermodynamic configurations confirmed that the adsorption process for both systems (AC_IBU, LDHAC_IBU, LDH_IBU) is favorable at low temperatures, exothermic (LDH-AC_IBU and LDH_IBU) and endothermic (AC_IBU) and with greater accuracy of the CA adsorbent by IBU .The adsorbents in this study were classified as potential materials under development for adsorption of the emerging contaminants investigated.
Palabras clave : Adsorção de fármacos
Compósitos
Hidróxidos Duplos Lamelares
Adsorption of drugs
Composites
Lamellar Double Hydroxides
metadata.dc.subject.areadeconcentracao: DESENVOLVIMENTO DE PROCESSOS
metadata.dc.subject.linhadepesquisa: ENGENHARIA DE PROCESSOS ORGÂNICOS
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
País: Brasil
Editorial : Universidade Federal do Pará
Sigla da Instituição: UFPA
Instituto: Instituto de Tecnologia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
metadata.dc.source.uri: Disponível na internet via correio eletrônico: bibliotecaitec@ufpa.br
Aparece en las colecciones: Dissertações em Engenharia Química (Mestrado) - PPGEQ/ITEC

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