Avaliação do emprego de cinzas pesadas de biomassa para adsorção de dipirona de águas contaminadas

Abstract

Resumo: A presença de micropoluentes na água proporciona diversos impactos, como toxicidade, bioacumulação, resistência antimicrobiana e ruptura de sistemas endócrinos de organismos aquáticos. Dentre os micropoluentes, tem-se a classe dos fármacos, da qual a dipirona faz parte. Esta, vem sendo extensivamente empregada e, devido a atual pandemia, seu consumo se intensificou, elevando as chances de encontra-la em ambientes aquáticos. Há diversas vias pelas quais esse fármaco se destina a águas residuais, sendo nocivo a vida humana e animal. Outra problemática significativa é a necessidade de corroborar para a sustentabilidade da crescente indústria de energia proveniente de biomassa, isto é, faz-se necessário propor uma destinação para a cinza pesada gerada a partir da queima. Sendo assim, unindo as duas problemáticas citadas, o objetivo do trabalho foi empregar a cinza pesada de biomassa para adsorção de dipirona. Para tanto, estudou-se a morfologia, grupos funcionais e fases minerais da cinza de biomassa, assim como parâmetros que afetam o processo de adsorção. Os resultados evidenciaram que o tempo de equilíbrio para a adsorção foi de 40 minutos e o modelo cinético que melhor se ajustou foi o de pseudo-primeira ordem. O modelo de Langmuir melhor retratou a adsorção na temperatura de 25°C e o modelo de Freundlich melhor descreveu o processo adsortivo a 35°C e 45°C. Os parâmetros termodinâmicos indicaram que o processo foi endotérmico, com capacidade adsortiva máxima de 65,27 mg g-1. Além disso, o processo foi espontâneo, desordenado e majoritariamente químico. O estudo da força iônica revelou a aplicabilidade do adsorvente em efluentes reais e evidenciou que a interação eletrostática não foi o principal mecanismo adsortivo, concordando com o resultado obtido pelo ensaio de pH. O mecanismo proposto para remoção de dipirona consistiu em ligações de hidrogênio, ligações ? e complexo doador-aceptor de elétrons. Por fim, considera-se os resultados da pesquisa promissores em comparação com a literatura recente e propõe a destinação da cinza adsorvida para a fabricação de tijolos, corroborando para a sustentabilidade do processo adsortivo.

Abstract: The presence of micropollutants in water provides several impacts, such as toxicity, bioaccumulation, antimicrobial resistance and disruption of endocrine systems of aquatic organisms. Among the micropollutants, there is the class of drugs, of which dipyrone is part. This has been extensively used, and due to the current pandemic, its consumption has intensified, increasing the chances of finding it in aquatic environments. There are several ways in which this drug finds its way into wastewater, and it is harmful to human and animal life. Another significant problem is the need to contribute to the sustainability of the growing biomass energy industry, that is, it is necessary to propose a destination for the bottom ash generated from burning. Thus, joining the two problems mentioned above, the objective of this study was to use biomass bottom ash for the adsorption of dipyrone. For this, the morphology, functional groups and mineral phases of the biomass ash were studied, as well as parameters that affect the adsorption process. The results showed that the equilibrium time for adsorption was 40 minutes and the best fit kinetic model was the pseudo-first order. The Langmuir model best predicted the adsorption at 25°C and the Freundlich model best described the adsorption process at 35°C and 45°C. The thermodynamic parameters indicated that the process was endothermic, with a maximum adsorptive capacity of 65.27 mg g-1. Furthermore, the process was spontaneous, disordered and mostly chemical. The ionic strength study revealed the applicability of the adsorbent in real effluents and showed that the electrostatic interaction was not the main adsorptive mechanism, agreeing with the result obtained by the pH test. The proposed mechanism for dipyrone removal consisted of hydrogen bonds, ?-bonds, and electron donor-acceptor complex. Finally, the results of the research are considered promising in comparison with recent literature and propose the destination of the adsorbed ash for the manufacture of bricks, corroborating the sustainability of the adsorptive process