estudo da remoção de amoxicilina presente em soluções aquosas por adsorção em carvões...

ESTUDO DA REMOÇÃO DE AMOXICILINA PRESENTE EM SOLUÇÕES AQUOSAS POR

ADSORÇÃO EM CARVÃO ATIVADO

José Michell Santos OliveiraOrientador: Christiano Cantarelli

RodriguesCoorientador: Altair Marques da Silva

UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOASUNIDADE CENTRO DE TECNOLOGIA – CTEC

CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA

Introdução Objetivos Materiais e Métodos Resultados e Discussões Conclusão Referências

Sumário

Introdução

São compostos orgânicos encontrados

em águas residuárias em concentrações

de µg/L ou ng/L, capazes de realizar

alteração no sistema em que são

inseridos.

Microcontaminantes

Segundo (LIMA, 2013; SOUZA, 2011) são substâncias presentes em:

Microcontaminantes

Fármacos

Desreguladores endócrinos

Bactericidas

Fungicidas

Detergentes

Desinfetantes

Meios de Contraste

Aditivos Alimentares

Produtos para cuidado pessoal

Corantes

Presentes em:

Microcontaminantes

Esgotos

Águas de abastecimento

Sedimentos

Lodo Biológico

Microcontaminantes

Toxidade da água

Genotoxidade

Aumento da resistência de bactérias patogênicas

Distúrbios endócrinos na biota em geral

Efeitos

Antibióticos

Antibióticos

Substâncias biossintetizadas por seres vivos.

Cogumelos, fungos,

plantas e organismos superiores.

Inibição dos microrganismos

bloqueio do crescimento e replicação celulares.

Adaptado de (SILVA, P., 2012).

Amoxicilina

C16H19N3O5S

Adsorção

Física• Ação de forças intermolecular fracas

Química• Ação de forças de Valência

Adsorção

Objetivos

Objetivos

1. Caracterizar o carvão ativado a ser usado como

adsorvente;2. Realizar ensaios de

adsorção para determinar a cinética de adsorção;3. Realizar ensaios de

adsorção para determinar as isotermas de adsorção;4. Determinar a eficiência do processo de adsorção;5. Avaliar os resultados obtidos e determinar a

melhor condição de adsorção.

Específicos

Estudar o tratamento de soluções

aquosas contaminada

s com amoxicilina através da

adsorção em carvão

ativado.

Geral

Materiais e Métodos

Adsorvente

Solução do Antibiótico

• Ensaios de equilíbrio• Ensaios cinéticos• Determinação da Eficiência

Ensaios de Adsorção


Adsorvente - Precursor


Matéria-prima:

Endocarpo do coco

Adsorvente – Carvão Ativado


Ativação (desobstrução dos

poros)

Carbonização/Pirólise

(eliminação de voláteis)

Produção

Soluções de Amoxicilina


Uma Isoterma

de Adsorção

100 mg/L

1L (100 mg/L)

Soluções de Amoxicilina


Uma Cinética

de Adsorção

1L (50 mg/L)

Ensaio de Equilíbrio/Isotermas de Adsorção


1L (100 mg/L)

Diluição em Duplicata

Concentrações Iguais



Adição de 0,05g de Carvão Ativado em

cada recipiente



Agitação durante 24 horas

Ensaio Cinético/Cinética de Adsorção


1L (50 mg/L)

Toda solução tornada no recipiente

Ensaio Cinético/Cinética de Adsorção


Adição de Carvão Ativado de 0,5g ou 1,0 g

Nos ensaios de adsorção as concentrações das amostras recolhidas foram mensuradas pelo TOC Shimadzu.

Ensaio de Adsorção


Concentração de Carbono Orgânico

𝐶𝐴𝑚𝑜𝑥𝑖𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑎=𝐶𝑇𝑂𝐶

0,5255

Eficiência


Eficiente

Co : Concentração inicial de amoxicilinaCF : Concentração final de amoxicilina

Resultados e Discussões

Adsorventes


Caracterização dos carvões ativados fornecida pelo Grupo de Produção e Aplicação de

Adsorventes do Laboratório de Saneamento Ambiental – LSA/UFAL


Carvão Ativado

TCARBONIZAÇÃO (ºC)

TATIVAÇÃO (ºC)

Agente Ativador

CH-7 800 800Dióxido de Carbono

(CO2)

SE-E 450 450Ácido Fosfórico

(H3PO4)

SE-6 600 600Cloreto de Zinco

(ZnCl2)

Adsorventes – Agente Ativador

Adsorventes - Caracterização


Carvão Ativado

ABET (m2/g)

Microporosidade (%)

pHPCZRendimento

(%)

CH-7 644 97 10,0 23,2

SE-E 1620 54 3,6 22,8

SE-6 1607 57 7,0 21,9


Cinéticas de Adsorção

CH-7, SE-E e SE-6


0 100 200 300 400 5000

10

20

30

40

50

CC=1,0g/L

Carvão CH-7 Carvão SE-Eq t (

mg/g

)

Tempo (min)

Capacidade de Adsorção: Concentrações iguais de carvão ativado

Capacidade de Adsorção: Concentrações diferentes de carvão ativado


0 50 100 150 200 250 300 350 4000

10

20

30

40

50

60

70

80

Carvão Ativado SE-E C

c= 0,5g/L

Cc= 1,0g/L

q t (m

g/g

)

Tempo (min)


0 50 100 150 200 250 300 350 4000

10

20

30

40

50

60

70

80

Cc=0,5g/L

Carvão SE-E Carvão SE-6

qt (

mg/g

)

Tempo (min)

Capacidade de Adsorção: Concentrações iguais de carvão ativado


Modelos Cinéticos de Adsorção(Pseudo-primeira ordem e Pseudo-segunda ordem)

SE-E e SE-6


0 50 100 150 200 250 300 350 4000

10

20

30

40

50

60

70

80

Carvão SE-E Ddos Experimentais Pseudo-Primeira Ordem Pseudo-Segunda Ordem

q t (m

g/g

)

Tempo (min)

0 50 100 150 200 250 300 350 4000

10

20

30

40

50

60

70

80

Carvão SE-6 Dados Experimentais Pseudo-Primeira Ordem Pseudo-Segunda Ordem

q t (m

g/g

)

Tempo (min)

Parâmetros de ajustes dos modelos cinéticos


Carvão SE-E

Modelo Pseudo-Primeira Ordem Modelo Pseudo-Segunda Ordem

Valor Erro Padrão R2Ajustado Valor Erro Padrão R2

Ajustado

qe 60,021 0,9160,9114

qe 61,387 0,9150,9338

K1 0,697 0,133 K2 0,023 0,006

Carvão SE-6

Modelo Pseudo-Primeira Ordem Modelo Pseudo-Segunda Ordem

Valor Erro Padrão R2Ajustado Valor Erro Padrão R2

Ajustado

qe 65,216 0,3660,9921

qe 65,979 0,3540,9945

K1 1,080 0,097 K2 0,056 0,010


Isotermas de Adsorção

Modelos de Isotermas de Adsorção

SE-E e SE-6


0 5 10 15 20 25 30 350

20

40

60

80

100

120

140

Isoterma Experimental SE-6 Isoterma Experimental SE-E

q (

mg/g

)

Cf (mg/L)

Isotermas de Adsorção – Dados Experimentais

Resultado e Discussões

0 5 10 15 20 25 30 350

20

40

60

80

100

120

140

Carvão SE-E Dados Experimentais Modelo de Langmuir Modelo de Freundlich

q (

mg/g

)

Cf (mg/L)

0 5 10 15 20 25 30 350

20

40

60

80

100

120

140

Carvão SE_6 Dados Experimentais Modelo de Langmuir Modelo de Freundlich

q (

mg/g

)

Cf (mg/L)

Model Langmuir (User)

Equation qm*b*x/(1+b*x)

Reduced Chi-Sqr

66,99946

Adj. R-Square 0,95856

Value Standard Error

Bqm 140,31625 11,29182

b 0,13597 0,03411

Parâmetros de ajustes dos modelos de Isotermas


SE-E

Langmuir Freundlich

q0 160,31±10,67 KF 17,51±2,55

KL 0,08±0,01 n 1,75±0,16

R2 0,9874 R2 0,9650

SE-6

Langmuir Freundlich

q0 140,32 ± 11,29 KF 27,87±2,60

KL 0,136 ± 0,034 n 2,35±0,17

R2 0,9586 R2 0,9831

Eficiência (%) X Concentração de Amoxicilina (C0)


0 20 40 60 80 1000

20

40

60

80

100

Eficiê

ncia

(%

)

C0 (mg/L)

Carvão SE-E Carvão SE-6

Os carvões ativados usados apresentaram um rendimento em massa em

tono de 21% e pH variando entre 3,0 e 10,0;

Os carvões ativados quimicamente (SE-E e SE-6) apresentaram uma maior

área superficial específica em torno de 1600 m2g-1, enquanto que o carvão

ativado fisicamente (CH-7) apresentou uma área superficial específica de

640 m2g-1;

O carvão CH-7 apresentou um rendimento baixo na remoção da

amoxicilina em comparação aos carvões SE-E e SE-6;

A eficiência global de remoção da amoxicilina ficou entre 65% e 90% para

os carvões SE-E e SE-6;


Os dados obtidos para as cinéticas de adsorção apresentaram ajuste aos

modelos de pseudo-primeira ordem e pseudo-segunda ordem, com

coeficientes de correlação ajustado (R2) acima de 0,90;

Os dados obtidos para as isotermas de adsorção apresentaram ajuste aos

modelos de Langmuir e Freundlich, com coeficientes de correlação

ajustado (R2) acima de 0,95;

Os carvões ativados testados apresentam potencialidade para serem

usados como adsorventes no tratamento de água contaminada com

amoxicilina, contribuindo assim com a proteção do meio ambiente.


Conclusão

Foi notável que o tipo de ativação, a concentração do carvão ativado e a concentração de amoxicilina apresentaram uma forte influência como variáveis de processo.

Os modelos de isotermas de Langmuir e Freudlich quanto os modelos cinéticos de pseudo-primeira ordem e de psedo-segunda ordem apresentaram alta representação dos dados obtidos sendo essenciais na determinação da eficiência e do tempo de processo.

Portanto, a adsorção em carvão ativado mostrou ser uma alternativa promissora para remoção de amoxicilina de meios aquosos e na diminuição da poluição no meio ambiente.

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