Desenvolvimento e aplicação de adsorvente à base de fibra de carbono ativada via úmida funcionalizado com nanopartículas de óxido de ferro no tratamento de águas contaminadas com dipirona

Abstract

RESUMO: Os micropoluentes são constituídos por diferentes compostos, dentre eles os fármacos. A detecção desses em recursos hídricos se apresenta como um problema devido à baixa biodegradabilidade, persistência e bioacumulação, podendo gerar efeitos adversos. A dipirona, por exemplo, tem sido avaliada por diferentes processos de remoção e/ou de degradação, dentre eles a adsorção. A adsorção apresenta características promissoras sob os aspectos econômicos e de eficiência de remoção desses contaminantes. Assim, esse estudo teve como objetivo o desenvolvimento e aplicação de um adsorvente à base fibra de carbono ativada via úmida funcionalizada com nanopartículas de óxido de ferro na remoção de dipirona de águas contaminadas. O material foi desenvolvido a partir do método de coprecipitação e avaliado por meio de técnicas de caracterização avançadas. Os ensaios de adsorção avaliaram a influência da concentração de adsorvente, do pH da solução do contaminante, do tempo de contato e da temperatura. Além disso, a influência da coexistência de íons na adsorção de dipirona foi analisada, bem como sua capacidade de reúso. Os ensaios demonstram que a capacidade de adsorção de dipirona é favorecida por meio do uso de menores massas de adsorvente, assim como pela redução do pH da solução. Os dados experimentais foram melhor ajustados ao modelo cinético de pseudosegunda ordem e pelo modelo isotérmico de Langmuir. Os parâmetros termodinâmicos apontam que a adsorção é termodinamicamente favorável, endotérmica e passiva de maior grau de aleatoriedade na relação adsorvente/adsorvato, além disso, indicou que a fisissorção pode estar envolvida no processo de adsorção. Os íons não apresentaram influência significativa na adsorção de dipirona. Sugere-se que interações ?-?, interações eletrostáticas e o preenchimento de poros sejam mecanismos associados ao processo adsortivo. Em condições operacionais otimizadas a capacidade máxima adsorção, em 55 °C, foi de 172,66 mg.g-1, em um tempo de equilíbrio de 30 horas. Por fim, o material adsorvente apresentou excelente desempenho na remoção de dipirona em comparação aos estudos disponíveis na literatura, exibindo assim, potencial na remoção desse poluente de águas contaminadas

ABSTRACT: Micropollutants are made up of different compounds, including pharmaceuticals. The detection of these in water resources presents itself as a problem due to the low biodegradability, persistence and bioaccumulation, which can generate adverse effects. Dipyrone, for example, has been evaluated by different removal and/or degradation processes, including adsorption. Adsorption has promising characteristics in terms of economics and efficiency in removing these contaminants. Thus, this study aimed to develop and apply an adsorbent based on wet activated carbon fiber functionalized with iron oxide nanoparticles in the removal of dipyrone from contaminated water. The material was developed using the co-precipitation method and evaluated using advanced characterization techniques. The adsorption tests evaluated the influence of the adsorbent concentration, the pH of the contaminant solution, the contact time and the temperature. Furthermore, the influence of the coexistence of ions on the adsorption of dipyrone was analyzed, as well as its reuse capacity. The tests demonstrate that the adsorption capacity of dipyrone is favored through the use of smaller masses of adsorbent, as well as by reducing the pH of the solution. The experimental data were better fitted to the pseudo-second order kinetic model and the Langmuir isothermal model. The thermodynamic parameters indicate that the adsorption is thermodynamically favorable, endothermic and passive with a higher degree of randomness in the adsorbent/adsorbate interface, furthermore, it indicated that physisorption may be involved in the adsorption process.. The ions had no significant influence on the adsorption of dipyrone. It is suggested that ?-? interactions, electrostatic interactions and pore filling are mechanisms associated with the adsorptive process. Under optimized operating conditions, the maximum adsorption capacity, at 55 °C, was 172,66 mg.g-1, at an equilibrium time of 30 hours. Lastly, the adsorbent material showed excellent performance in removing dipyrone compared to studies available in the literature, thus showing potential for removing this pollutant from contaminated water