Avaliação da adsorção de tetraciclina em adsorvente convencional e modificado com cloreto de ferro, sulfato de cobre e peróxido de hidrogênio : análise regenerativa e aplicação em matriz aquosa real - Costa, Letícia Reggiane de Carvalho (2019)
A tetraciclina (TC) é uma droga lícita amplamente utilizada no âmbito farmacêutico. Considerada um indicador de contaminação antropogênica, é de grande interesse o estudo de técnicas eficazes para sua remoção. O processo de adsorção pode ser considerado um tratamento complementar ao tratamento convencional de água e efluentes. Nesse contexto, o presente trabalho tem como objetivo determinar as condições operacionais ótimas e o mecanismo de adsorção para a remoção de TC, utilizando sólido adsorvente convencional (CA) e modificado por cloreto de ferro (CAFe), sulfato de cobre (CA-Cu) e peróxido de hidrogênio (CA-H2O2), além de avaliar suas aplicações em matriz aquosa sintética e real e diferentes técnicas de regeneração. Na adsorção em batelada foram avaliadas as influências do pH (2 – 10), concentração de adsorvente (5 – 80 g.L-1) e tempo de contato (5 – 300 min). Foi realizada a investigação da cinética, do equilíbrio e da termodinâmica de adsorção. Analisaram-se a influência da temperatura, o tipo de solvente e o tempo de sonificação, respectivamente, para os três métodos regenerantes do sólido adsorvente – térmico, químico e ultrassônico. Para avaliar o tratamento com matriz aquosa real, a caracterização da carga poluidora e detecção de tetraciclina foram realizadas antes e após o processo de adsorção. Por fim, para confirmar suas propriedades, os materiais adsorventes foram caracterizados com análises de pHPCZ, MEV, DRX, FTIR e isotermas de adsorção/dessorção de N2. Os resultados mostraram que as condições ótimas de adsorção de TC para o sólido convencional são pH 4,0, tempo de retenção de 120 minutos e dosagem de adsorvente de 30 g.L-1. Os sólidos modificados se destacam, uma vez que não foi necessária a realização do ajuste de pH, apresentaram uma cinética inicial mais rápida e proporcionaram uma redução de no mínimo 50% de massa de adsorvente (15, 10 e 5 g.L-1 para CA-H2O2, CA-Fe e CA-Cu, respectivamente) necessária para a adsorção da tetraciclina, comparado com o sólido sem tratamento. Além disso, apresentaram uma maior área superficial e volume de mesoporos e não comprometeram a estrutura do material após a modificação. O modelo de pseudossegunda ordem foi o que melhor representou a cinética de adsorção do fármaco estudado. A isoterma de Redlich-Peterson descreveu o equilíbrio da TC nas três temperaturas, para todos os sólidos adsorventes. O estudo termodinâmico indicou que a adsorção foi espontânea, favorável e endotérmica. O tratamento com matriz aquosa real confirmou que a etapa de coagulação/floculação não consegue remover por completo a tetraciclina. Por fim, na etapa regenerativa, a eficiência de regeneração alcançou valores acima de 85%. Entre as três técnicas empregadas, o tratamento térmico a 200 °C foi selecionado como o agente regenerativo ótimo para o estudo, apresentando uma capacidade regenerativa de 90% até o sexto ciclo. De forma geral, este trabalho apresenta grande potencial em termos de remoção do micropoluente emergente tetraciclina, tanto em matriz aquosa sintética como real além uma possibilidade eficaz de regeneração e reutilização do sólido adsorvente saturado, minimizando resíduos e custos de tratamento.