Estudo do processo de adsorção do diclofenaco de sódio por um filme reticulado à base de poli (vinil álcool) - Merck, Juliana Zanol (My University, 2023)
The presence of pharmaceuticals in water bodies has been receiving scientist's attention, considering their deleterious effects towards the environment and human's health. Domestic sewage is the main contamination route, as 40 to 90 % of the drugs are excreted as their unchanged form, or as a biologically active metabolite. Since the conventional wastewater treatment plants are not effective removing those contaminants, it is necessary to develop alternatives to overcome this situation. A technique that has been studied on this purpose is adsorption, which has the advantages of low energy consumption and easy operation. The development of new adsorbents aims to outgrow the difficulties related to the conventional materials, to reduce costs and enable its use in large scale. In this context, the objective of this work was to study the performance of a crosslinked poly (vinyl alcohol) (PVA) based film as an adsorbent for sodium diclofenac (DCF) through batch adsorption experiments. The films were prepared by the casting and solvent evaporation method, from an aqueous solution containing 10 % (w/v) PVA, 10 % (w/wPVA) citric acid, 4 % (w/v) glycerol and 20 % (v/v) of a silver nanoparticles solution. After poured onto a glass plate and left to dry at room temperature, the films went through a heat treatment, at 110 ºC, for 110 minutes. For the adsorption experiments, the films were used as 1 cm2 squares. The experiments were conducted at 25 ºC, using 50 mL of a solution containing DCF under stirring (240 rpm). The effect of contact time, initial pH of the medium and initial DCF concentration in the adsorbent's performance was evaluated. Adjustments of experimental data to kinetic models and equilibrium isotherms were also obtained. From the preliminary tests, it was decided to use 50 mg of the adsorbent and 240 min of contact time. Regarding the effect of pH, precipitation occurred at initial pH from 4.0 to 7.0, assigned to a reduction of DCF solubility caused by the solution acidification in contact with the films. Thus, the optimized condition was at pH = 8.0. Among the initial DCF concentrations evaluated, the best results were with 2.5 mg L-1 DCF (qe = 0.511 mg g-1 and R = 23.44 %), at pH = 8.0, reaching equilibrium within 90 min. With respect to the equilibrium, as qe did not increase with the increment of DCF concentration, it was not possible to obtain a good adjust to none of the tested models. Regarding kinetics, satisfactory adjusts were obtained for the pseudo-first and pseudo-second order equations, for the 2.5 mg L-1 DCF concentration. However, a better understanding of the film behavior as an adsorbent can be acquired by investigation initial DCF concentrations lower than 2.5 mg L-1. Overall, the results suggest the film has a limited adsorption capacity, reaching saturation at low DCF concentrations. [resumo fornecido pelo autor]
A presença de fármacos em corpos hídricos tem recebido a atenção de cientistas em diversas localidades, dados seus efeitos nocivos para o meio ambiente e saúde dos seres humanos. O esgoto doméstico é a principal rota de contaminação, visto que entre 40 e 90 % dos medicamentos são excretados de forma inalterada ou como metabólitos biologicamente ativos. Sendo o tratamento convencional de efluentes ineficiente em sua remoção, é necessário desenvolver métodos alternativos para a mitigação desse problema. Uma técnica que tem sido estudada para sua remoção é a adsorção, tendo como vantagem o baixo consumo de energia e a fácil operação. O desenvolvimento de novos adsorventes visa superar dificuldades relacionadas aos convencionais, para reduzir os custos e viabilizar a utilização em grande escala. Nesse sentido, este trabalho teve como objetivo estudar o desempenho de um filme reticulado à base de poli (vinil álcool) (PVA) na adsorção do diclofenaco de sódio (DCF), por meio de experimentos de adsorção em batelada. Foram preparados filmes pelo método de espalhamento e evaporação do solvente, a partir de uma solução aquosa contendo 10 % (m/v) de PVA, 10 % (m/mPVA) de ácido cítrico, 4 % (m/v) de glicerol e 20 % (v/v) de uma solução contendo nanopartículas de prata. Após espalhamento e secagem à temperatura ambiente, os filmes foram submetidos a um tratamento térmico, a 110 ºC por 110 min. Nos ensaios de adsorção, os filmes foram utilizados como quadrados com 1 cm2 de área. Os experimentos foram conduzidos a 25 °C, com 50 mL da solução contendo DCF sob agitação (240 rpm). Avaliou-se o efeito do tempo de contato, pH inicial do meio e concentração inicial de DCF sobre o desempenho do adsorvente. Também foram calculados ajustes dos dados experimentais para modelos cinéticos e isotermas de equilíbrio. A partir dos ensaios preliminares realizados, determinou-se a massa de 50 mg de adsorvente e o tempo de contato de 240 min. Quanto ao efeito do pH, houve formação de precipitado em pH inicial de 4,0 a 7,0, atribuído à redução da solubilidade do fármaco causada pela acidificação da solução quando em contato com os filmes. Logo, a condição foi otimizada para o pH = 8,0. Dentre as concentrações iniciais estudadas, os melhores resultados foram obtidos para 2,5 mg L-1 de DCF, em pH 8,0. Nessa condição, o sistema atingiu o equilíbrio em 90 min, obtendo qe de 0,511 mg g-1, e R = 23,44 %. Em relação ao equilíbrio, como não foi observado o aumento de qe com o aumento da concentração de DCF, não foi possível obter um bom ajuste para nenhum modelo testado. Quanto à cinética, foram obtidos ajustes satisfatórios para os modelos de pseudoprimeira e pseudossegunda ordem, na concentração de 2,5 mg L-1. Entretanto, uma maior compreensão do comportamento do filme como adsorvente deve ser obtida pela avaliação de concentrações iniciais de DCF inferiores a 2,5 mg L-1. De forma geral, os resultados sugerem que o filme apresenta capacidade de adsorção reduzida, de modo que atinge a saturação em baixas concentrações de DCF. [resumo fornecido pelo autor]
Keywords: Engenharia química; Adsorção; Medicamentos; Agentes anti-inflamatórios não esteróides