Magadeítas organofílicas como adsorventes para o fármaco diclofenaco de sódio

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Materiais

Autores

Pereira da Costa, D. (UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA) ; Priscila Nunes da Silva, A. (UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA) ; Brito França, D. (UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA) ; Fonseca, M.G. (UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA)

Resumo

Neste trabalho, a magadeíta, um silicato lamelar de sódio, foi organofuncionalizada com o brometo de cetiltrimetilamônio em micro-ondas por 5 minutos à 50 °C nas proporções de 50, 100 e 200% da capacidade de troca catiônica (CTC) a fim de aplicá-la na adsorção do fármaco diclofenaco. Os sólidos obtidos foram caracterizados por técnicas de difração de raios X e espectroscopia de absorção na região do infravermelho e os ensaios de adsorção mostraram um melhor desempenho em pH 10 e com 25,0 mg dos sólidos preparados com 100% e 200% da CTC. O conjunto de resultados sugeriu a formação de híbridos de intercalação derivados da magadeíta com boa capacidade adsorvida para o diclofenaco, quando comparado ao sólido precursor.

Palavras chaves

magadeíta; adsorção; diclofenaco

Introdução

Os fármacos são espécies poluentes que vêm sendo continuamente inseridos na natureza através de diversas fontes, e entre eles o diclofenaco que é um dos fármacos anti-inflamatórios não-esteroidais mais encontrados em meio aquático devido ao seu uso elevado pela população e pela baixa remoção em estações de tratamento de esgoto, exibindo ainda uma elevada toxicidade e bioacumulação (SOTELO et al., 2014). Tendo em vista que no processo de adsorção é possível promover a separação de espécies poluentes do meio aquoso (SOTELO et al., 2014), os silicatos de sódio surgem como bons candidatos na aplicação de adsorção de espécies poluentes. Além de serem facilmente sintetizados em laboratório, esses materiais exibem diversas características estruturais tais como capacidade de troca catiônica (CTC), presença de grupos silanóis e estrutura lamelar, que permitem a intercalação de diversas espécies orgânicas neutras ou catiônicas, e obtenção de híbridos inorgânico-orgânicos. Nesse contexto, a modificação desses sólidos com surfactantes se destaca por promover a variação parcial ou total da carga superficial do silicato e ainda conferir um certo caráter hidrofóbico, modificando a forma de interação deste com líquidos aquosos e não aquosos (SCHWIEGER e LAGALY, 2004). Nesta perspectiva, os objetivos desse plano de trabalho foram sintetizar as magadeítas organofílicas utilizando o brometo de cetiltrimetilamônio por meio de irradiação de micro-ondas, variando as concentrações nas proporções de 50, 100 e 200% da CTC, caracterizá-las por técnicas como difratometria de raios- X e espectroscopia na região do infravermelho e avaliar a influência do pH e da dosagem do surfactante na adsorção do fármaco diclofenaco de sólido em solução aquosa.

Material e métodos

Obtenção da magadeíta organofílica: A magadeíta sódica (Na-mag) foi inicialmente sintetizada conforme a metodologia descrita na literatura (FRANÇA et al., 2019), sob condições hidrotérmicas, utilizando uma razão em mol de 9:1:75 em relação à SiO2:NaOH:H2O. A interação da Na-mag com o brometo de cetiltrimetilamônio (98%, Sigma-Aldrich) foi realizada utilizando aquecimento por microondas (IS-TEC MW modelo RMW-1, 1100 W e 2,45 GHz), 50 °C por 5 min, e concentrações variadas do cátion orgânico (50, 100 e 200% da CTC). Após a reação, o produto obtido foi separado por centrifugação, lavado com água destilada e seco em estufa por 24 h à 50 °C. Ensaios de adsorção do fármaco: Os ensaios de adsorção do diclofenaco de sódio (99%, Sigma-Aldrich) foram realizados conforme o método descrito por (BRITO et al., 2018), nos quais foram avaliados os efeitos do pH (6-10) e dosagem de adsorvente (25-100 mg). As magadeítas organofílicas foram dispersas em 20 mL de solução do fármaco 100 mg L-1 e deixadas sob agitação por 24 h à 25 °C. Posteriormente, os sólidos foram separados por centrifugação e a concentração final do fármaco foi determinada por meio da espectroscopia de UV-Vis (espectrômetro Shimadzu, modelo TCC-240 240) no comprimento de onda 276 nm. Caracterizações: Os sólidos obtidos foram caracterizados por difratometria de raios X (difratômetro Shimadzu modelo XD3A com radiação CuK), espectroscopia de infravermelho/FTIR (espectrofotômetro Shimadzu modelo IR Prestige-21) e medidas de absorção molecular na região do UV-Visível (espectrômetro Shimadzu, modelo TCC- 240).

Resultado e discussão

Os resultados de difração de raios-X para Na-mag foram similares aos encontrados na literatura (FRANÇA et al., 2019), e todos os planos foram indexados de acordo com a carta ICDD 00-042-1350. A reflexão relacionada ao plano (001) foi observada em 2 de 5,52°, correspondente a uma distância basal igual 1,59 nm, que após a modificação orgânica, aumentou para 3,15; 3,16 e 3,17 nm nos híbridos Mag_CTAB_50%, Mag_CTAB_100% e Mag_CTAB_200%, respectivamente. Os elevados valores de d(001) das magadeítas organofílicas demonstraram a incorporação dos cátions orgânicos no espaço interlamelar do silicato e foram semelhantes aos observados na literatura por KHARKOV et al., (2014) quando metodologias convencionais foram utilizadas. A presença do surfactante na matriz inorgânica foi confirmada através de espectroscopia na região do infravermelho com o aparecimento de novas bandas em 2926, 2851, 1488 e 1471 cm-1 (Figura 1). Os ensaios de adsorção demonstraram que a retenção do fármaco foi dependente do pH e da quantidade utilizada do surfactante, sendo o melhor desempenho de adsorção observado em pH 10,0 (Figura 2a), nos quais as quantidades do fármaco removidas foram 6,4; 7,9 e 11,1 mg g-1 para as magadeítas modificadas com 50, 100 e 200% da CTC, respectivamente. Nessa condição, o fármaco está ionizado levando em conta seu pKa de 4,1. No efeito da dosagem de adsorvente (Figura 2b), o melhor desempenho de adsorção foi observado com 0,050 g do sólido Mag_CTAB_50% em que a remoção foi de 78%, enquanto para os sólidos Mag_CTAB_100% e Mag_CTAB_200% as remoções foram em torno de 90 e 95% foram obtidas utilizando massa de 0,025 g. Os resultados demonstram que melhores desempenhos foram obtidos para os sólidos preparados com maior dosagem de surfactantes.

Espectros de absorção na região do infravermelho da (a) magadeíta sódica, (b) Mag_CTAB_50%, (c) Mag_CTAB_100% e (d) Mag_CTAB_200%.


(a) Efeito do pH e (b) da dosagem de adsorvente na adsorção do diclofenaco de sódio pelas magadeítas organofílicas.

Conclusões

A magadeíta sódica foi obtida por meio de reação hidrotérmica e os resultados de DRX e de espectroscopia na região do infravermelho confirmaram a incorporação do surfactante no silicato por meio da utilização de aquecimento por micro-ondas em apenas 5 minutos de reação. No estudo de adsorção do fármaco, os resultados mostraram que a capacidade de remoção do fármaco foi dependente da quantidade do surfactante utilizado e do pH, obtendo um melhor desempenho de adsorção quando utilizado a quantidade de surfactante foi correspondente à 200% da CTC da magadeíta.

Agradecimentos

Referências

BRITO, D.F.; SILVA, F.E.C.; FONSECA, M.G.; JABER, M. Organophilic bentonites obtained by microwave heating as adsorbents for anionic dyes. J. Environ. Chem. Eng. 6, 7080-7090, 2018.
FRANÇA, D.B.; TORRES, S.M.; FILHO, E.C.S.; FONSECA, M.G.; JABER, M. Understanding the interactions between ranitidine and magadiite: Influence of the interlayer cátion. Chemosphere, 222, 980-990, 2019.
KHARKOV, B.B.; CORKERY, R.W.; DVINSKIKH, S.V. Phase transitions and chain dynamics of surfactants intercalated into the galleries of naturally occurring clay mineral magadiite. Langmuir, 30, 7859-7866, 2014.
SCHWIEGER, W.; LAGALY, G., Handbook of Layered Materials, AUERBACH, S. M.; CARRADO, K. A.; DUTTA, P. K., Alkali silicates and crystalline silicic acids, Marcel Dekker, Inc., 11, 541-629, 2004.
SOTELO, J. L.; OVEJERO, G.; RODRÍGUEZ, A.; ÁLVAREZ, S.; GALÁN, J.; GARCÍA, J. Competitive adsorption studies of caffeine and diclofenac aqueous solutions by activated carbon. Chem. Eng. J., 240, 443–453, 2014.