Resíduos agroindustriais funcionalizados com nanopartículas magnéticas de óxido de ferro para remoção de compostos farmacologicamente ativos em soluções aquosas

Abstract

RESUMO: A contaminação dos recursos hídricos por compostos farmacologicamente ativos (PhACs) tornou-se motivo de preocupação global, visto que essas substâncias são consumidas excessivamente e atingem diariamente o meio ambiente, causando diversos efeitos tóxicos ao ecossistema aquático e à saúde humana. Essa situação traz a necessidade de implementação de tratamentos alternativos para a remoção desses compostos, já que os tratamentos convencionais de água e efluentes não são capazes de removê-los completamente. Dentre as inúmeras técnicas físicas e químicas, a adsorção se destaca, por ser um processo eficiente e economicamente viável, principalmente quando se emprega adsorventes de baixo custo, como os resíduos agroindustriais. O presente trabalho desenvolveu e caracterizou novos materiais via funcionalização de cascas de soja (SBHF), caroços de açaí (AÇSF) e cascas de banana (BANFunc) com nanopartículas magnéticas de óxido de ferro, pelo método de co-precipitação, para posterior aplicação na remoção de triclosan (TCS) e cloridrato de sertralina (SER) em soluções aquosas. Os ensaios de adsorção revelaram bons resultados, tendo em vista que os adsorventes apresentaram altas capacidades adsortivas, para TCS (158,35 e 153,54 mg g-1, respectivamente para SBHF e AÇSF) e SER (142,85 mg g-1 para BANFunc), em períodos de tempo de 480, 960 e 240 minutos, respectivamente para SBHF, AÇSF e BANFunc. Os estudos cinéticos e isotérmicos indicaram melhor ajuste aos modelos de pseudo-segunda-ordem (para SBHF e AÇSF), pseudo-primeira-ordem (para BANFunc) e Langmuir. A termodinâmica determinou caráter endotérmico, espontâneo e reversível aos processos. A reutilização dos biossorventes foram efetivas por cinco ciclos. No tratamento de misturas sintéticas, os adsorventes demonstraram taxas de remoção satisfatórias (92,53%, 57,02% e 86,91% para SBHF, AÇSF e BANFunc, respectivamente). Em resumo, os resultados indicam que os adsorventes são eficientes na remoção de PhACs e apresentam caráter sustentável. Portanto, são promissores para aplicações em larga escala no tratamento de água e efluentes

ABSTRACT: Contamination of water resources by pharmacologically active compounds (PhACs) has become a matter of global concern, since as these substances are consumed and reach the environment on a daily basis, causing various toxic effects to the aquatic ecosystem and human health. This situation brings the need to implement alternative treatments for the removal of these compounds, since conventional water and effluent treatments are not capable of completely removing them. Among the numerous physical and chemical techniques, adsorption stands out, as it is an efficient and economically viable process, especially when low-cost adsorbents are used, such as agro-industrial residues. The present work developed and characterized new materials via functionalization of soybean hulls (SBHF), açaí seeds (AÇSF) and banana peels (BANFunc) with magnetic iron oxide nanoparticles, by the coprecipitation method, for later application in the removal of triclosan (TCS) and sertraline hydrochloride (SER), in aqueous solutions. The adsorption tests revealed good results, considering that the adsorbents showed high adsorption capacities for TCS (158.35 and 153.54 mg g-1, respectively for SBHF and AÇSF) and SER (142.85 mg g-1 for BANFunc), in time periods of 480, 960 and 240 minutes, respectively for SBHF, AÇSF and BANFunc. Kinetic and isothermal studies indicated better fit to pseudo-second-order (for SBHF and AÇSF), pseudo-first-order (for BANFunc) and Langmuir models. Thermodynamics determined the endothermic, spontaneous and reversible nature of the processes. The reuse of biosorbents was effective for five cycles. In the treatment of synthetic mixtures, the adsorbents presented satisfactory removal rates (92.53%, 57.02% and 86.91% for SBHF, AÇSF and BANFunc, respectively). In summary, the results indicate that the adsorbents are efficient in removing PhACs and have a sustainable character. Therefore, they are promising for large-scale applications in water and wastewater treatment