Estrutura mega porosa à base de quitosana e modificadas com nanotubos de carbono como adsorvente do ibuprofeno
Autor: Keli Arruda da Silva (Currículo Lattes)
Resumo
Atualmente, os contaminantes emergentes são encontrados com maior frequência na água, sendo uma ameaça ao meio ambiente, saúde humana e a biodiversidade dos ecossistemas aquáticos. As estações de tratamento de água no Brasil são projetadas para realizar de forma eficiente a remoção de material particulado. Contudo, o tratamento não é eficaz na remoção de compostos dissolvidos, implicando na necessidade de utilização de técnicas, como a adsorção, que se destaca devido à simplicidade de operação e viabilidade técnica. Um adsorvente promissor é a quitosana, que possuiu elevada capacidade de adsorção e é proveniente de fonte renovável. Para melhorar o potencial da quitosana como adsorvente, estudos são necessários, para aumentar a sua área superficial, possibilidade de reuso e estabilidade em soluções ácidas. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo produzir estruturas mega porosas à base de quitosana, modificá-las com adição de nanotubos de carbono e aplicá-las como adsorvente do fármaco ibuprofeno. A quitosana foi produzida a partir de resíduos de camarão (Penaeus brasiliensis) com massa molar de 143 kDa, grau de desacetilação de 87% e baixos teores de cinzas e umidade. Os hidrogéis de quitosana e glutaraldeído foram modificados com diferentes proporções de nanotubo de carbono (0,1%, 0,25% e 0,5%), e caracterizados quanto a força de gel, análise de cor, grau de reticulação e grau de intumescimento. Após, foram submetidos à liofilização para a obtenção das estruturas mega porosas de quitosana e com adição de nanotubos de carbono. As caracterizações das estruturas mega porosas foram realizadas a partir da técnica de MEV, DSC, TGA, FTIR e PCZ. Também foi avaliado o efeito do pH (2 a 8) na adsorção em sistemas aquosos para as diferentes estruturas. Já as isotermas de equilíbrio foram realizadas com diferentes temperaturas (25 a 45 °C) e concentrações (5 a 100 mg L-1) utilizando apenas para a estrutura mega porosa. As curvas de equilíbrio foram interpretadas mediante o ajuste dos dados aos modelos de Langmuir e Freundlich, e os parâmetros termodinâmicos foram estimados. O comportamento cinético foi avaliado e ajustado aos modelos de pseudoprimeira ordem, pseudossegunda ordem e Elovich. Estudos de dessorção foram realizados para verificar a capacidade de reuso deste adsorvente, onde foram testados diferentes eluentes. Na caracterização dos adsorventes verificou-se que as modificações dos hidrogéis melhoraram as propriedades mecânicas e estruturais. A máxima capacidade de adsorção para a estrutura de quitosana foi de 596 mg g-1 para o sistema aquoso de ibuprofeno. Os parâmetros termodinâmicos indicaram que a adsorção foi espontânea, favorável e exotérmica. O alto valor encontrado para a constante cinética do modelo de pseudoprimeira ordem de 191,5 mg g-1, também demonstra que houve rápida adsorção nessas condições, e este valor está dentro da faixa dos valores obtidos experimentalmente. Os testes de dessorção indicaram que o eluente mais efetivo foi o NaOH, onde a estrtura mega porosa de quitosana foi reutilizado em até 3 ciclos. A estrutura mega porosa de quitosana apresentou boas características estruturais e elevadas capacidades de adsorção, sendo um adsorvente promissor para a remoção do fármaco em soluções aquosas.