Autores
Souza, L.O. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ (UFPA)) ; Carvalho, S.M.L. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ (UFPA))
Resumo
Ao longo das últimas décadas muitos fármacos foram descartados em águas naturais
despertando a urgência em métodos de tratamento como a adsorção. Este trabalho
teve como objetivo estudar a remoção de ibuprofeno em diferentes valores de pH,
utilizando os materiais: carvão ativado (CA), hidróxido duplo lamelar (HDL) e o
compósito (CA-HDL). O método de coprecipitação foi utilizado para a síntese. Os
valores de pH dos testes de adsorção foram 4, 5, 7 e 8. Com os resultados da
espectrofotometria, nota-se que o maior grau de remoção do CA foi de 90,44 %, em
um pH 4. Para os materiais sintetizados HDL e CA-HDL foram, respectivamente, de
18,74 % e 40,12 %, ambos em pH 5. Foi confirmado experimentalmente que ocorre
maior remoção de Ibuprofeno pelos adsorventes CA, HDL e CA-HDL em pHs mais ácidos.
Palavras chaves
Adsorção; Compósitos; Síntese
Introdução
A adsorção ocorre quando há mudança de concentração de uma substância de
interesse em sua interface, em comparação às suas fases vizinhas (DABROWSKI,
2001). Por ser considerado um processo de separação economicamente viável e
limpo, a adsorção tem sido disseminada como um método eficaz em baixas a
moderadas concentrações de poluentes em efluentes (BAKR et al., 2015). Os
hidróxidos duplos lamelares (HDL) têm vantagens quando comparados aos
adsorventes comercialmente difundidos, em relação ao baixo custo de material
para síntese, uma considerável capacidade de remoção e de emitir baixo teor de
toxicidade ao meio aquático (ZAGHOUANE-BOUDIAF; BOUTAHALA; ARAB, 2012). O carvão
ativado (CA) é constituído de partículas elementares microcristalinas de
grafite, que se orientam no espaço em forma de microporos, sendo o mais
observado a distribuição dos tamanhos de maneira trimodal. Desta forma, é
possível produzir carvões ativados com elevada porosidade, área superficial e
capacidade de remoção (RUTHVEN, 1984). Os materiais compósitos constituídos de
HDL-CA têm sido objetos de estudo na remoção de poluentes emergentes, como o
Diclofenaco de Sódio (SANTOS et al., 2020). O Ibuprofeno (IBU) é um anti-
inflamatório não esteroidal (AINE) muito utilizado pela sociedade como
medicamento anti-inflamatório, anti-térmico e analgésico (SOUZA; OLIVEIRA,
2018). Ao longo das últimas décadas muitos produtos farmacêuticos foram
descartados em águas naturais despertando a urgência em métodos de tratamento
nesses ambientes afetados (LI et al., 2018). Este trabalho teve como objetivo
estudar a remoção de ibuprofeno em diferentes valores de pH, por meio da
adsorção, utilizando os materiais: carvão ativado (CA), hidróxido duplo lamelar
(HDL) e o compósito (CA-HDL).
Material e métodos
O material precursor do carvão ativado (CA) foram as cascas da castanha-do-
Brasil. O processo de carbonização e ativação química foi realizado conforme
feito por Souza (2017). Para a síntese de HDL puro foram utilizados: MgCl2.6H2O
(0,075 M), AlCl3.6H2O (0,025 M) e NaOH (2 M). A preparação foi análoga para o
compósito CA-HDL, com a adição de 1 g de CA. Utilizou-se uma bomba peristáltica
para manter a vazão uniforme. A suspensão foi envelhecida em autoclave, em uma
estufa a T = 80 °C e t = 18 h, centrifugada a 3600 RPM durante t = 5 min. Foi
feita a etapa de lavagem até que o pH estabiliza-se em 7. A pasta produzida foi
seca em estufa, a T = 105 °C a t = 24 h, moída e peneirada a pó. Os ensaios de
adsorção foram realizados em um banho-maria de agitação (SL-154), em temperatura
ambiente por t = 3 h. Para estes ensaios, realizados em duplicata, foram
preparadas soluções de IBU a diferentes pHs (4, 5, 7 e 8). Foi adicionado um
V(IBU) = 50 mL, com m(ads) = 20 mg em cada erlenmeyer. Após isto, o sobrenadante
de cada solução foi adicionado em tubos de ensaio, enumerados e centrifugados a
3600 RPM a t = 10 min. Por fim, as alíquotas dos tubos foram adicionadas em
cubetas de quartzo para a análise em espectrofotômetro digital UV-visível (faixa
de 200 – 1000 nm) com comprimento de onda λ = 221 nm. Foi realizada a curva de
calibração com as concentrações (mg/L) de: 0 (branco); 0,5; 1,5; 3; 6; 8; e 10.
Para encontrar a capacidade de remoção foi utilizada a equação: q = Vs(C0 -
Cf)/mads, onde: q é o percentual de remoção (mg/L); Vs é o volume da solução; C0
é a concentração inicial de adsorbato na solução (mg/L); Cf é a concentração
final de adsorbato na solução (mg/L); e mads é a massa de adsorvente. Para o
percentual de remoção (q %): (C0-Cf)/C0x100 (SANTOS et al. 2020).
Resultado e discussão
Após a agitação das suspensões de HDL e CA-HDL foram obtidos os pHs 8 e 9,
respectivamente. Li et al. (2018) encontrou um pH 10 em sua suspensão de HDL
puro para remoção de tetraciclina, diclofenaco de sódio e cloranfenicol. Os
materiais particulados secos obtidos podem ser observados na Figura 1. Os
valores percentuais de absorbância (%) obtidos na curva de calibração foram,
respectivamente: 0,0195; 0,0422; 0,0762; 0,1276; 0,2291; 0,2993; 0,3675. Assim,
foi adquirida a equação que relaciona a absorbância com as concentrações
desejadas: Y = 0,0345X + 0,023, sendo Y a absorbância do material encontrada no
espectrofotômetro e X a concentração final correspondente. O R2 = 0,9998
garantiu elevado grau de confiabilidade ao procedimento. Ao observar os
resultados da espectrofotometria, nota-se que o maior grau de remoção do CA foi
de 90,44 %, em um pH 4. Os melhores resultados dos materiais sintetizados HDL e
CA-HDL, respectivamente, foram de 18,74 % e 40,12 %, ambos em pH 5 (Figura 2).
Isso ocorre por conta da maior intensidade eletrostática entre adsorvente e
adsorbato em pHs ácidos. Segundo Mall et al. (2006), ocorrem modificações em
grupos funcionais localizados nos sítios ativos de materiais adsorventes em
função da alteração do pH em que são submetidos. Marin et al. (2015) em seu
estudo de influência do pH em adsorção do corante azul reativo 5G, obteve uma
maior remoção de adsorbato em pH < 4, cerca de 290 mg/L. Para pHs alcalinos, por
sua vez, há facilidade para a aplicação da dessorção do fármaco para um efetivo
ciclo de tratamento adsortivo. A maior eficiência de remoção do compósito quando
comparado ao HDL puro pode ser entendida pela presença de maior área superficial
no material com a síntese do CA, obtendo mais sítios ativos capazes de remover o
fármaco da água.
HDL puro 3:1; CA; e CA-HDL 3:1.
Conclusões
O processo de síntese foi realizado conforme encontrado pela literatura e se
mostrou eficaz na produção de materiais adsorventes HDL e CA-HDL pelo método de
coprecipitação. A partir da análise dos resultados do gráfico pH X q (%) (Figura
2), infere-se que o pH mais adequado para a adsorção do fármaco Ibuprofeno pelos
materiais sintetizados é o 5, sendo observado um aumento significativo de q (%) na
adição de CA ao HDL, podendo este estudo ser mais aprofundado por outras técnicas
de caracterização.
Agradecimentos
Agradecimento ao CNPQ pelo investimento nesta pesquisa e ao Laboratório de
Processos Ambientais da UFPA.
Referências
BAKR, A. A.; ESHAQ, G. H.; RABIE A. M.; MADY A. H.; ELMETWALLY A. E. Cupper ions removal from aqueous solutions by novel Ca–Al–Zn layered double hydroxides. Desalination and Water Treatment, 2015. DOI: 10.1080/19443994.2015.1051126.
DABROWSKI, A. Advances in Colloid and Interface Science, p. 135-224, 2001.
LI et al. The Interactions Between Three Typical PPCPs and LDH. Front. Chem. v.6, n.16, 2018. DOI: 10.3389/fchem.2018.00016.
MALL, I. D.; SRIVASTAVA, V. C.; AGARWAL, N. K. Removal of Orange-G and Methyl Violet dyes by adsorption onto bagasse fly ash – kinetic study and equilibrium isotherm analyses. Dyes and Pigments, v.69, p.210-223, 2006.
MARIN et al. Avaliação do Efeito da Temperatura, pH e Granulometria do Adsorvente na Adsorção do Corante Azul Reativo 5G. ENGEVISTA, v.17, n.1, p.59-68, 2015.
RUTHVEN, D. M. Physical Adsorption and the Characterization of Porous Adsorbents. John Wiley e sons, 1984.
SANTOS et al. Adsorption of anti-inflammatory drug diclofenac by MgAl/layered double hydroxide supported on Syagrus coronata biochar. Powder Technology, v.364, p.229–240, 2020.
SOUZA, O. S.; OLIVEIRA, C. M. R. C. M. Determinação do teor de Ibuprofeno em Medicamento de Referência, Genérico e Similar, por Espectrofotometria Ultravioleta-Visível, em uma Farmácia Comunitária do Município de Jaguaquara, Bahia. Rev. Mult. Psic., v.12, n. 42, p. 1161-1168, 2018.
SOUZA, T. N. V. Síntese E Caracterização De Carvões Ativados Produzidos De Resíduos Agroindustriais Visando À Adsorção De Corantes Básicos. Dissertação de Mestrado (Mestrado em Engenharia Química). Universidade Federal do Pará, Belém, 2017.
ZAGHOUANE-BOUDIAF, H.; BOUTAHALA, M.; ARAB, L. Removal of methyl orange from aqueous solution by uncalcined and calcined MgNiAl layered double hydroxides (LDHs). Chemical Engineering Journal, v.187, p.142– 149, 2012. DOI:10.1016/j.cej.2012.01.112.
