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Título: Estudo da adsorção do antibiótico sulfanilamida em esmectita modificada com Na
Título(s) alternativo(s): Study of the adsorption of the sulfanilamide antibiotic on Na-modified smectite
Autor(es): Massariol, Polyana Silvério
Orientador: Profeti, Luciene Paula Roberto
Coorientador: Profeti, Demetrius
Data do documento: 19-Fev-2019
Editor: Universidade Federal do Espírito Santo
Resumo: O descarte indiscriminado de produtos farmacêuticos, do tipo antibiótico, como a sulfanilamida (SAA) podem se converter em contaminantes no ambiente modificando a qualidade das águas. Os métodos convencionais de remoção de contaminantes possuem elevado custo e apresentam uma reduzida eficiência pelos métodos das estações de tratamento. A adsorção mostra-se eficaz para remoção de poluentes, de fácil operação e minimiza a quantidade de substâncias tóxicas nos efluentes. O uso de materiais adsorventes acessíveis e de baixo custo vem se tornado cada vez mais promissor para a adsorção de compostos orgânicos. O potencial da argila do tipo esmectita foi investigado na adsorção de sulfanilamida em soluções aquosas através de análises em bateladas utilizando modificações físicas e químicas na argila a fim de aumentar a capacidade de remoção. Foram aplicados na argila in natura, tratamento térmico, lavagem em água ultrapura, tratamento com ácido HCl e tratamento com sal NaCl. A quantificação da sulfa foi realizada por espectrometria UV-visível e a caracterização dos adsorventes foi feita através de técnicas de caracterização. As melhores condições para a adsorção que apresentaram melhores capacidades de remoção da SAA foram nas soluções de SAA em pH 4 com a argila tratada a 200°C, se ajustando para um processo de cinética de pseudo-primeira ordem, e em pH 8 com a argila tratada com NaCl, se ajustando a uma cinética de pseudo-segunda ordem e sendo esta última a condição ótima de processo. O equilíbrio de adsorção para a condição ótima de trabalho foi investigado e descrito pela isoterma de Langmuir, a partir do método não linear. A quantidade máxima de SAA adsorvida pela argila foi próxima do valor experimental (Qe em 79,79 mg g-1 para temperatura de processo de 55°C). Desta forma, temperatura do processo tem grande influência na remoção da SAA pela argila e o processo de adsorção caracterizou-se como espontâneo para todas as temperaturas estudadas. A difração de raios-X permitiu identificar as fases cristalinas características da esmectita, com mudanças estruturais de acordo com os tratamentos aplicados, incluindo a variação da distância entre lamelas devido a intercalação do íon sódio. A análise elementar, realizada por EDS, mostrou a presença de silício, oxigênio, potássio e alumínio como os principais elementos da estrutura da argila, os quais são característicos da esmectita. O adsorvente apresentou morfologia com alta porosidade e o sódio foi identificado somente na argila modificada com Na. A argila modificada por sódio possui potencial para ser utilizada como adsorvente alternativo de baixo custo para tratamento de efluente e águas contendo o contaminante emergente da sulfanilamida.
The indiscriminate disposal of pharmaceutical products, as sulfanilamide antibiotic, contaminates the environment and alter the water quality. Conventional methods of removal of contaminants are expensive and present reduced efficiency by the conventional treatment methods. The adsorption is more effective for the removal of pollutants, easy operation and minimizes the amount of toxic substances in the effluents. The use of adsorbent materials, accessible and low cost, is a promising method for the adsorption of organic compounds. The potential of smectite clay was investigated in sulfanilamide adsorption in aqueous solutions by batch analysis using physical and chemical modifications in the clay in order to increase the removal capacity. The clay in natura, the clay with thermal treatment, the clay rinsed with ultrapure water, the clay rinsed with HCl solution and with NaCl solution, were investigated as adsorbent for removal of sulphanilamide (SAA). The best conditions for SAA removal was in solution at pH 4 with the clay treated at 200 °C, which fitted to pseudo first order kinetics process, and in solution at pH 8 with the clay treated with NaCl, adjusting to a pseudo second order kinetics process. The latter was chosen the optimal process condition. The SAA adsorption was described by the Langmuir isotherm by using the nonlinear method. The maximum amount of SAA adsorbed by clay was near to the experimental value (Qe at 79,79 mg g-1 at 55 °C). The temperature showed a great influence on the removal of SAA by the clay and the adsorption process was characterized as spontaneous for all temperatures studied (25, 35, 45, and 55 °C). The adsorbent material was characterized, and the X-ray diffraction allowed to identify the crystalline phases characteristic of the smectite, with structural changes according to the applied treatments, including the variation of the distance between lamellas due to the intercalation of the sodium ion. Elemental analysis, performed by EDS, showed the presence of silicon, oxygen, potassium and aluminum as the main elements of the clay structure, which are characteristic of smectite. The adsorbent showed morphology with high porosity and sodium was only identified in Na modified clay. Sodium modified clay has the potential to be used as a low cost alternative adsorbent for the treatment of effluent and waters containing the emerging sulphanilamide contaminant.
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/11044
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