Estudo cinético de degradação do fármaco paracetamol utilizando processos oxidativos avançados em foto-reator LED

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Ambiental

Autores

Nascimento, G.E. (UFPE) ; Cavalcanti, V.O.M. (UFPE) ; Santana, R.M.R. (UFPE) ; Napoleão, D.C. (UFPE) ; Duarte, M.M.M.B. (UFPE)

Resumo

Neste trabalho, a cinética de degradação do paracetamol foi avaliada utilizando os processos foto-peroxidação e foto-Fenton em foto-reator LED. Não foi constatada degradação para a foto-peroxidação. Os resultados da cinética utilizando o processo foto-Fenton mostraram que a estabilização do sistema foi alcançada em 60 min, com degradações superiores a 75 e 85% para os λ de 197 e 243 nm, respectivamente. Os dados experimentais foram bem representados pelo modelo cinético de Chan e Chu com valores de R² > 0,99 e baixos valores residuais (<0,001). Não foi verificada a formação de novos picos na faixa de λ avaliada. Os resultados obtidos permitem afirmar que o processo foto-Fenton utilizando o foto-reator LED foi eficiente na degradação do paracetamol, nas condições estudadas.

Palavras chaves

Foto-Reator LED; Cinética de degradação; Paracetamol

Introdução

Um aumento perceptível no consumo de compostos farmacêuticos vem sendo observado (LESSA et al., 2018). Uma gama desses compostos como anti- inflamatórios, antibióticos, antiepilépticos, antidepressivos e analgésicos, têm sido detectados em matrizes ambientais (LEE et al., 2017). A presença destes compostos na água representa risco potencial para a saúde e o meio ambiente, tendo em vista a sua bioacumulação e resistência aos processos de degradação biológica (APRICENO et al., 2019). Devido a esses riscos e a inadequação das técnicas de tratamento aplicadas nas estações de tratamento convencionais, métodos eficientes devem ser utilizados (MOUSSET et al., 2018). Nesse contexto, os processos oxidativos avançados (POA) se destacam no tratamento de poluentes orgânicos persistentes (LEE et al., 2016). Os POA envolvem a produção e aplicação de moléculas de radicais livres altamente reativas, como a hidroxila (CETINKAYA et al., 2018). Os principais POA já utilizados para a remoção de produtos farmacêuticos na água foram ozonização, oxidação eletroquímica, Fenton, foto-Fenton e foto- peroxidação (KANAKARAJU et al., 2018). A utilização de lâmpadas Light Emitter Diode (LED) em POA oferecem vantagens em relação às lâmpadas UV convencionais, como alta eficiência, tempo de aquecimento curto, fácil manuseio, longa vida útil, menor consumo de energia e serem livres de mercúrio (ESKANDARIAN et al., 2016). Diante do exposto, o objetivo deste trabalho foi avaliar a cinética de degradação do fármaco paracetamol empregando POA utilizando foto-reator LED.

Material e métodos

Nos ensaios foi utilizada uma solução aquosa do princípio ativo do paracetamol na concentração de 10,0 mg.L^-1. Os reagentes H₂O₂ (30% v/v) e FeSO₄.7H₂O (99,9%) foram utilizados como oxidante e fonte de ferro, respectivamente. O ajuste do pH foi realizado com H₂SO₄ 0,2 mol.L^-1. Um espectrofotômetro UV-visível (Genesys 10S, Thermoscientific) foi utilizado para determinação dos comprimentos de onda (λ) característicos do fármaco (197 e 243 nm) através de varredura espectral na faixa de 190-1100 nm e para quantificação da concentração do fármaco através da construção de curvas analíticas (0,5 a 12,0 mg.L^-1) para cada λ estudado. Foi verificado que os λ estudados não apresentavam deslocamento em função do pH inicial da solução (3 a 6). O estudo cinético de degradação do paracetamol foi realizado utilizando os POA foto- peroxidação e foto-Fenton utilizando um foto-reator equipado com 3 lâmpadas LED (10 W cada, Philips), com concentração de H₂O₂ de 27 mg.L^-1, em faixa de pH natural da solução (5-6) para foto- peroxidação e faixa de pH da solução entre 3-4 para o processo foto-Fenton, com concentração de ferro de 1 mg.L^-1. O intervalo de tempo foi de 30 a 180 minutos. Os valores das variáveis foram escolhidos com base em trabalhos anteriores do grupo de pesquisa. Em seguida, os dados experimentais foram ajustados ao modelo cinético proposto por Chan e Chu (2003). Também foi realizado um monitoramento espectral das amostras no intervalo de tempo estudado.

Resultado e discussão

Os resultados obtidos mostraram que o processo de foto-peroxidação não foi capaz de degradar o fármaco, nas condições estudadas. A evolução cinética dos dados experimentais obtidos utilizando o processo foto-Fenton em foto- reator LED com o ajuste ao modelo cinético proposto por Chan e Chu (2003) e o gráfico residual de degradação ao longo do tempo estão apresentados na Figura 1. Esta Figura mostra que a estabilização do sistema ocorreu a partir de 60 minutos. Neste tempo, a degradação foi superior a 75% para o λ de 197 nm e 85% para o λ de 243 nm. Os valores dos coeficientes de regressão linear (R²) foram superiores a 0,99 e os valores residuais foram baixos (<0,001), indicando um bom ajuste ao modelo. Pela Figura 1B verifica-se que os dados residuais são distribuídos aleatoriamente e próximos de zero, demonstrando um bom ajuste dos dados experimentais com os calculados pelo modelo. O monitoramento espectral das amostras está apresentado na Figura 2. A análise dessa Figura mostra que o processo foto-Fenton utilizando o foto- reator LED foi eficiente na degradação do paracetamol, nas condições estudadas, uma vez que, a partir de 60 minutos, os picos referentes aos comprimentos de onda estudados (197 e 243 nm) não foram visualizados. Para faixa de comprimento de onda avaliada não foi identificada a formação de novos picos indicando que produtos intermediários não foram formados.

Figura 1. Evolução cinética: A - Ajuste ao modelo cinético e B - Gráfico residual


Figura 2. Monitoramento espectral da cinética de degradação

Conclusões

Os resultados deste estudo demonstram que o processo foto-Fenton utilizando o foto-reator LED foi eficiente na degradação do fármaco paracetamol. O sistema apresentou uma cinética rápida (60 minutos) com degradações superiores a 75 e 85% para os λ de 197 e 243 nm, respectivamente e bom ajuste ao modelo utilizado (R2 > 0,99).

Agradecimentos

Os autores agradecem a FACEPE, a FADE/UFPE e ao NUQAAPE/FACEPE.

Referências

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