Sorção de contaminantes emergentes em compósitos magnéticos e partículas de quitosana
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Data de Publicação: | 2023 |
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Título da fonte: | Repositório Institucional da UFRN |
Texto Completo: | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/55144 |
Resumo: | A poluição dos recursos hídricos causada pela indústria têxtil e o descarte inadequado de medicamentos são graves problemas ambientais que exigem atenção imediata. Os corantes usados na indústria têxtil são altamente solúveis em água, o que pode contaminar os recursos hídricos e dificultar sua remoção. Por outro lado, o descarte inadequado de medicamentos pode contaminar o solo e a água, representando um risco significativo para a saúde pública e o meio ambiente. Esses contaminantes emergentes estão sendo detectados em níveis crescentes no meio ambiente e que ainda não têm regulamentação ou padrões de controle estabelecidos. É crucial que a população esteja ciente dos riscos associados ao descarte inadequado de medicamentos e que tome as providências para seu descarte seguro e responsável, como por meio de programas de coleta de medicamentos vencidos ou não utilizados. Neste contexto, esta tese propõe o estudo da sorção dos fármacos cromoglicato de sódio e cloridrato de tetraciclina em compósitos magnéticos, e o desenvolvimento de um método numérico aplicado na adsorção dos corantes ácido azul 260 (AA) e alaranjado de metila (AM) em quitosana reticulada para identificar individualmente e simultaneamente a concentração desses corantes em soluções aquosas. Para isso, foram empregadas técnicas como análise termogravimétrica, espectroscopia de absorção molecular na região do ultravioleta e visível, espectroscopia de absorção no infravermelho, difração de raios X e estudos de equilíbrio de adsorção. O estudo sobre fármacos revelou que a sorção ocorreu em múltiplas camadas, atingindo a saturação com concentrações de 0,2 mmol de fármaco por grama de composto para o cloridrato de tetraciclina (HTCCl) em ambos os compósitos magnéticos positivo e negativo. O fármaco aniônico foi adsorvido com intensidade semelhante em ambos os compósitos, sendo sua saturação para o compósito com carga negativa alcançada em um valor de cerca de 0,05 mmol por grama de compósito. A energia livre de adsorção de Gibbs foi estimada em condições de solução diluída, variando de ‒17 a ‒3 kJ/mol. A análise da cinética de degradação térmica utilizando a abordagem isoconversional revelou que a presença de magnetita nos compósitos magnéticos reduziu a energia aparente de ativação. Os valores obtidos foram de até 400 kJ/mol para a degradação da fase orgânica. Esse fenômeno demonstrou que a magnetita aumentou a área superficial disponível para a adsorção dos fármacos. Já o método desenvolvido e aplicados nos corantes, mostrou uma sorção mais efetiva para o AA que pôde ser caracterizada pela determinação de diferentes parâmetros isotérmicos, estimativa da energia livre de Gibbs de adsorção, bem como adsorção competitiva por si só. |
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Natal, RN, 2023.https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/55144A poluição dos recursos hídricos causada pela indústria têxtil e o descarte inadequado de medicamentos são graves problemas ambientais que exigem atenção imediata. Os corantes usados na indústria têxtil são altamente solúveis em água, o que pode contaminar os recursos hídricos e dificultar sua remoção. Por outro lado, o descarte inadequado de medicamentos pode contaminar o solo e a água, representando um risco significativo para a saúde pública e o meio ambiente. Esses contaminantes emergentes estão sendo detectados em níveis crescentes no meio ambiente e que ainda não têm regulamentação ou padrões de controle estabelecidos. É crucial que a população esteja ciente dos riscos associados ao descarte inadequado de medicamentos e que tome as providências para seu descarte seguro e responsável, como por meio de programas de coleta de medicamentos vencidos ou não utilizados. Neste contexto, esta tese propõe o estudo da sorção dos fármacos cromoglicato de sódio e cloridrato de tetraciclina em compósitos magnéticos, e o desenvolvimento de um método numérico aplicado na adsorção dos corantes ácido azul 260 (AA) e alaranjado de metila (AM) em quitosana reticulada para identificar individualmente e simultaneamente a concentração desses corantes em soluções aquosas. Para isso, foram empregadas técnicas como análise termogravimétrica, espectroscopia de absorção molecular na região do ultravioleta e visível, espectroscopia de absorção no infravermelho, difração de raios X e estudos de equilíbrio de adsorção. O estudo sobre fármacos revelou que a sorção ocorreu em múltiplas camadas, atingindo a saturação com concentrações de 0,2 mmol de fármaco por grama de composto para o cloridrato de tetraciclina (HTCCl) em ambos os compósitos magnéticos positivo e negativo. O fármaco aniônico foi adsorvido com intensidade semelhante em ambos os compósitos, sendo sua saturação para o compósito com carga negativa alcançada em um valor de cerca de 0,05 mmol por grama de compósito. A energia livre de adsorção de Gibbs foi estimada em condições de solução diluída, variando de ‒17 a ‒3 kJ/mol. A análise da cinética de degradação térmica utilizando a abordagem isoconversional revelou que a presença de magnetita nos compósitos magnéticos reduziu a energia aparente de ativação. Os valores obtidos foram de até 400 kJ/mol para a degradação da fase orgânica. Esse fenômeno demonstrou que a magnetita aumentou a área superficial disponível para a adsorção dos fármacos. Já o método desenvolvido e aplicados nos corantes, mostrou uma sorção mais efetiva para o AA que pôde ser caracterizada pela determinação de diferentes parâmetros isotérmicos, estimativa da energia livre de Gibbs de adsorção, bem como adsorção competitiva por si só.The increasing pollution of water resources due to textile industrial practices and improper disposal of medications is an urgent environmental concern. The dyes used in the textile industry, due to their high water solubility, can contaminate water resources, making the removal of these pollutants a complex challenge. Moreover, improper medication disposal contributes to soil and water contamination, creating significant risks for both public health and the environment. These emerging contaminants have been identified in rising concentrations in the environment, still without regulation or established control standards. Raising awareness among the population about the hazards associated with improper medication disposal and promoting the adoption of measures for safe and responsible disposal is of utmost importance. This can be achieved through initiatives like expired or unused medication collection programs. In this context, this thesis aims to investigate the sorption of pharmaceuticals sodium cromoglycate and tetracycline hydrochloride onto magnetic composites with positive and negative charges, based on chitosan, sodium polystyrene sulfonate, and magnetite. Additionally, it seeks to develop a numerical method for the adsorption of dyes, Acid Blue 260 (AA) and Methyl Orange (AM), onto cross- linked chitosan. To achieve this, a variety of analytical techniques were employed, including thermogravimetric analysis, molecular absorption spectroscopy in the ultraviolet and visible region, infrared absorption spectroscopy, X-ray diffraction, and adsorption equilibrium studies. The results of the pharmaceutical study revealed a sorption mechanism occurring in multiple layers, reaching saturation at concentrations of 0.2 mmol of the drug per gram of composite for tetracycline hydrochloride (HTCCl), in both positive and negative charged magnetic composites. Meanwhile, the anionic drug sodium cromoglycate (NaCG) showed similarity in adsorption for both types of composites, reaching saturation around 0.05 mmol per gram of composite. The Gibbs free energy of adsorption, calculated under dilute solution conditions, varied between -17 and -3 kJ/mol. The kinetic analysis of thermal degradation, using the isoconversional approach, indicated that the presence of magnetite in the magnetic composites resulted in a reduction of the apparent activation energy, highlighting an increase in the available surface area for drug adsorption. As for the numerical method developed for the dye adsorption study, it demonstrated particularly effective sorption for AA. This was characterized by determining distinct isothermal parameters, estimating the Gibbs free energy of adsorption, and conducting competitive adsorption analysisCAPESCNPQUniversidade Federal do Rio Grande do NortePrograma de Pós-graduação em QuímicaUFRNBrasilCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRAQuímicaPoluição da águaIndústria têxtilDescarte de medicamentosAdsorção de fármacosCorantesWater pollutionTextile industryMedication disposalDrug adsorptionDyesSorção de contaminantes emergentes em compósitos magnéticos e partículas de quitosanainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRNORIGINALSorcaoContaminantes_SilvaFilho_2023application/pdf5315798https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/55144/1/SorcaoContaminantes_SilvaFilho_20230a1595da1f958743c844db03bd1b1778MD51123456789/551442023-10-31 18:22:50.639oai:https://repositorio.ufrn.br:123456789/55144Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/opendoar:2023-10-31T21:22:50Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false |
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