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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/78622
Tipo: | Tese |
Título: | Adsorção de fármacos utilizando resíduos siderúrgicos ricos em óxido de ferro como materiais adsorventes |
Título em inglês: | Adsorption of drugs using steel waste rich in iron oxide as adsorbent materials |
Autor(es): | Duarte, Iara Jennifer Moura |
Orientador: | Nascimento, Ronaldo Ferreira do |
Coorientador: | Buarque, Hugo Leonardo de Brito |
Palavras-chave em português: | Resíduo siderúrgico;Contaminante emergente;Fármacos - adsorção;Água residuária |
Palavras-chave em inglês: | Steel waste;Emerging contaminant;Drugs - adsorption;Wastewater |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL |
Data do documento: | 2024 |
Citação: | DUARTE, Iara Jennifer Moura. Adsorção de fármacos utilizando resíduos siderúrgicos ricos em óxido de ferro como materiais adsorventes. 2024. 226 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil - Saneamento Ambiental) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará. 2024. |
Resumo: | Os fármacos são contaminantes emergentes de grande preocupação devido aos seus efeitos adversos nos organismos vivos. Além disso, o tratamento desses poluentes por processos convencionais é ineficiente. Diante dessa problemática, este estudo propõe o uso de resíduos siderúrgicos ricos em óxidos de ferro como adsorventes alternativos na adsorção dos fármacos amoxicilina (AMX), cafeína (CFN), ciprofloxacino (CIP) e diclofenaco (DCF). Para os testes de afinidade, foram utilizados seis resíduos siderúrgicos: pó de despoeiramento do precipitador eletrostático (I); carepa de placa (II); pó do conversor Linz e Donawitz (III); pó do coletor do alto-forno (IV); pó do despoeiramento da casa de corrida do alto-forno (V); e pó do sistema de despoeiramento do reator Kanbara (VI). Os testes de adsorção revelaram que os resíduos siderúrgicos II e IV apresentaram maior seletividade para o ciprofloxacino, enquanto o resíduo VI obteve maior seletividade para a cafeína. Para a determinação de cafeína e ciprofloxacino em efluentes utilizando técnicas espectrométricas, foram validados e desenvolvidos métodos de espectroscopia de absorção molecular na região do ultravioleta e visível (UV-vis). Como resultado, os testes de adsorção foram realizados em pH 7 e no comprimento de onda de 273nm para CFN e CIP. Os resultados demonstraram que não existe efeito de matriz ao comparar o coeficiente angular das curvas analíticas (com matriz ambiental e sem matriz ambiental). Considerando as figuras de mérito, os métodos desenvolvidos e validados mostraram-se eficientes na quantificação dos fármacos avaliados. No teste de adsorção de CFN utilizando o material VI, o tempo de equilíbrio foi alcançado em 96 horas de contato entre o adsorvente e o adsorvato, com remoção de 84,00%, 81,09% e 73,19% para as concentrações iniciais de 10 mg L−1, 20 mg L−1 e 30 mg L−1 de cafeína. O modelo de pseudo-primeira ordem descreveu melhor o comportamento experimental. Os valores da variação da energia livre de Gibbs (ΔG°) foram negativos, indicando que o processo de adsorção é viável e espontâneo. Para o teste de adsorção de CIP utilizando os resíduos II e IV, a cinética seguiu a equação de taxa de pseudo-primeira ordem. A capacidade máxima de adsorção para CIP, baseada no modelo de Sips, foi de 41,85 mg g−1 na temperatura de 45°C. Por fim, os melhores materiais adsorventes foram impregnados com resíduo de pó de serragem (BCS500), a fim de melhorar a área superficial dos resíduos siderúrgicos (IIC500, IVC500 e VIC500). O melhor valor de área superficial BET foi obtido para o BCS500 (SBET = 187 m2 g−1). Portanto, a utilização de resíduos siderúrgicos como adsorventes destaca-se como uma estratégia promissora na busca por soluções inovadoras para lidar com a problemática dos compostos emergentes em ambientes aquáticos. |
Abstract: | Pharmaceuticals are emerging contaminants of great concern due to their adverse effects on living organisms. Furthermore, conventional processes for treating these pollutants are inefficient. In light of this issue, this study proposes the use of steel wastes rich in iron oxides as alternative adsorbents for the adsorption of the pharmaceuticals amoxicillin (AMX), caffeine (CFN), ciprofloxacin (CIP), and diclofenac (DCF). For the affinity tests, six steel wastes were used: dust from the electrostatic precipitator (I); scale from the plate mill (II); dust from the Linz and Donawitz converter (III); dust from the blast furnace collector (IV); dust from the blast furnace cast house dedusting system (V); and dust from the Kanbara reactor dedusting system (VI). The adsorption tests revealed that steel wastes II and IV showed greater selectivity for ciprofloxacin, while waste VI had higher selectivity for caffeine. For the determination of caffeine and ciprofloxacin in effluents using spectrometric techniques, methods of molecular absorption spectroscopy in the ultraviolet and visible (UV-vis) regions were developed and validated. As a result, the adsorption tests were performed at pH 7 and at wavelengths of 273 nm for CFN and CIP. The results demonstrated that there is no matrix effect when comparing the slope of the analytical curves (with and without environmental matrix). Considering the figures of merit, the developed and validated methods proved to be efficient for the quantification of the evaluated pharmaceuticals. In the CFN adsorption test using material VI, equilibrium was reached after 96 hours of contact between the adsorbent and adsorbate, with removal rates of 84.00%, 81.09%, and 73.19% for initial concentrations of 10 mg L−1, 20 mg L−1, and 30 mg L−1 of caffeine, respectively. The pseudo-first-order model best described the experimental behavior. The values of Gibbs free energy change (ΔG°) were negative, indicating that the adsorption process is feasible and spontaneous. For the CIP adsorption test using wastes II and IV, the kinetics followed the pseudo-first-order rate equation. The maximum adsorption capacity for CIP, based on the Sips model, was 41.85 mg g−1 at a temperature of 45°C. Finally, the best adsorbent materials were impregnated with sawdust residue (BCS500) to improve the surface area of the steel wastes (IIC500, IVC500, and VIC500). The best BET surface area value was obtained for BCS500 (SBET = 187 m2 g−1). Therefore, the use of steel wastes as adsorbents stands out as a promising strategy in the search for innovative solutions to address the issue of emerging compounds in aquatic environments. |
URI: | http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/78622 |
Currículo Lattes do(s) Autor(es): | http://lattes.cnpq.br/7690874579666518 |
Currículo Lattes do Orientador: | http://lattes.cnpq.br/6345440666273561 |
Currículo Lattes do Coorientador: | http://lattes.cnpq.br/8292844935525017 |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
Aparece nas coleções: | DEHA - Teses defendidas na UFC |
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