Remoção de tetraciclina em colunas de leito fixo utilizando Al-MCM-41 como adsorvente

Abstract

Os antibióticos estão entre os principais fármacos no mundo. Nas últimas décadas, estes sofreram um grande aumento em seu consumo, especialmente em países denominados emergentes ou subdesenvolvidos. Os organismos vivos metabolizam somente em torno de 20 a 30% do antibiótico ingerido, ou seja, o restante será excretado por seres humanos e animais através das fezes e urina nos efluentes domésticos contaminando aproximadamente 2/3 dos rios do mundo inteiro. A tetraciclina, o terceiro antibiótico mais consumido no Brasil e no mundo é considerado um dos principais micropoluentes emergentes. Atualmente as estações de tratamento de água residual não possuem processos específicos para a remoção desses antibióticos. A fim de contornar essa questão, existem vários métodos, entre eles o processo de adsorção. Este trabalho tem como objetivo analisar a eficiência de adsorção da tetraciclina (TC) em colunas de leito fixo utilizando sílica mesoporosa Al- MCM-41 como adsorvente. As sílicas foram sintetizadas e caracterizadas analiticamente através das técnicas de DRX, adsorção/dessorção de N2, FTIR e TG/DTG. Os experimentos de adsorção foram realizados em batelada e em colunas de leito fixo, e a partir dos resultados, foi possível determinar que o modelo cinético químico que melhor se ajustou aos experimentos realizados foi o de pseudo-primeira ordem, as isotermas de adsorção ao modelo de Freundlich e, a partir dos parâmetros termodinâmicos, que a adsorção é espontânea à temperatura ambiente. Além disso, pode-se constatar, a partir dos experimentos realizados em coluna, que as curvas de rupturas obtidas melhor se ajustam ao modelo de Yan. Por fim, este trabalho pode concluir que a sílica mesoporosa Al-MCM-41 não calcinada é eficiente na remoção de TC.

Antibiotics are among the leading drugs in the world. In recent decades, these have suffered a large increase in their consumption, especially in socalled emerging or underdeveloped countries. Living organisms metabolize only around 20 to 30% of the ingested antibiotic, that is, the rest will be excreted by humans and animals through feces and urine in domestic effluents contaminating approximately 2/3 of the world's rivers. Tetracycline, the third most consumed antibiotic in Brazil and in the world, is considered one of the main emerging micropollutants. Currently, wastewater treatment plants do not have specific processes for the removal of these antibiotics. In order to get around this issue, there are several methods, among them the adsorption process. This study aims to analyze the efficiency of tetracycline (CT) adsorption in fixed bed columns using mesoporous silica AlMCM41 as adsorbent. The silicas were synthesized and analytically characterized using XRD, N2 adsorption/desorption, FTIR and TG/DTG techniques. The adsorption experiments were performed in batch and in fixed bed columns, and from the results, it was possible to determine that the chemical kinetic model that best fit the experiments performed was the pseudofirst order, the adsorption isotherms to the Freundlich model and, from the thermodynamic parameters, that the adsorption is spontaneous at room temperature. In addition, it can be seen, from the experiments carried out in the column, that the rupture curves obtained better fit the Yan model. Finally, this study can conclude that the noncalcined mesoporous silica AlMCM41 is efficient in the removal of CT.