Dissertação
Obtenção de materiais carbonáceos a partir de bagaço de malte: caracterização e aplicação de remoção de fluoroquinolonas
Obtaining carbonaceous materials from malt bagasse: characterization and application of fluoroquinolone removal
Registro en:
SILVA, Aline Aparecida dos Santos. Obtenção de materiais carbonáceos a partir de bagaço de malte: caracterização e aplicação de remoção de fluoroquinolonas. 2023. 97 f. Dissertação (Mestrado Multicêntrico em Química de Minas Gerais) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2023.
Autor
Silva, Aline Aparecida dos Santos
Institución
Resumen
Fármacos são utilizados em tratamentos de doenças veterinárias e humanas. A maior parte são excretados na sua forma original, podendo contaminar a rede de esgoto doméstica e consequentemente contaminar águas subterrâneas e superficiais. Neste sentido, este trabalho teve por objetivo avaliar a adsorção dos fármacos ciprofloxacina (CIP), norfloxacina (NOR) e enrofloxacina (ENR) em sistemas aquosos. Utilizou-se biocarvões obtidos a partir do bagaço de malte, carbonizados por processo hidrotermal (HC-150), com ativação ácida (temperatura 150 ºC por 14 h), e por pirólise (temperatura 500 ºC por 1 h, PC-500), cujos rendimentos foram de 63,54 ± 0,47 e 28,39 ± 0,25%, respectivamente. Os materiais obtidos foram caracterizados por diferentes técnicas analíticas. Por análise termogravimétrica (TG/DTG) foi observado que o PC-500 possui maior estabilidade térmica quando comparado ao HC-150 e a biomassa. Por análise elementar (CHNS), a biomassa, HC-150 e PC-500 apresentaram uma razão de H/C de 1,54; 1,09 e 0,49, enquanto a razão O/C foram de 0,51; 0,35 e 0,02, respectivamente. Tais resultados indicam uma carbonização mais completa para o PC-500, enquanto o HC-150 apresentou maior preservação de grupos funcionais, que foram confirmados por Espectroscopia na Região do Infravermelho (FTIR). Por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) foi possível observar materiais com maior porosidade, comparado à biomassa, e formação de microesferas para o HC-150. Os materiais foram aplicados na adsorção de fluoroquinolonas, cujo monitoramento foi feito por Espectrofotometria de Absorção Molecular UV/Vis. Inicialmente, o tempo de equilíbrio foi determinado em 24 h para ambos biocarvões. O modelo de pseudo-segunda ordem se ajustou melhor aos dados experimentais. Foram realizadas isotermas de adsorção, sendo que o modelo de Langmuir se ajustou melhor aos resultados. Foram obtidos de capacidade máxima de adsorção (qmax) 95,4; 163,3 e 99,0 mg g-1 para CIP, ENR e NOR, respectivamente, empregando HC-150. Enquanto para o PC-500, foram obtidos qmax de 57,1; 12,0 e 0,2 mg g-1 para CIP, ENR e NOR, respectivamente. Os resultados evidenciam a possibilidade do emprego de biocarvões obtidos a partir da biomassa de bagaço de malte como adsorvente. Palavras–chave: Carbonização da biomassa. Carbonização hidrotérmica. Carbonização pirolítica. Adsorção. Fármacos. Contaminantes emergentes. Pharmaceuticals are used in the treatment of veterinary and human diseases. As most of the compound is released by the organism in its originais form, it ends up contaminating the domestic sewage system, and can contaminate groundwater and even surface water. In this sense, this work aimed to evaluate the adsorption of the drugs ciprofloxacin (CIP), norfloxacin (NOR) and enrofloxacin (ENR) in aqueous systems. We used biocarbons obtained from malt bagasse, carbonized by (1) hydrothermal process (HTC-150), with acid activation (temperature 150 ºC for 14 h), and by (2) pyrolysis (temperature 500 ºC for 1 h, PC-500), whose yields were 63,54 ± 0,47 and 28,39 ± 0,25%, respectively. The obtained materials were characterized by different analytical techniques. By thermogravimetric analysis (TG/DTG) it was observed that PC-500 has higher thermal stability when compared to HC-150 and biomass. By elemental analysis (CHNS), biomass, HC-150 and PC-500 presented a H/C ratio of 1,54; 1,09 and 0,49, while the O/C ratio were 0,51; 0,35 and 0,02, respectively. Such results indicate more complete carbonization for PC-500, while HC-150 showed more preservation of functional groups, which were confirmed by Far Infrared Spectroscopy (FTIR). By Scanning Electron Microscopy (SEM) it was possible to observe materials with higher porosity, compared to biomass, and formation of microspheres for HC-150. The materials were applied in the adsorption of fluoroquinolones, whose monitoring was done by UV/Vis Molecular Absorption Spectrophotometry. Initially, the equilibrium time was determined at 24 h for both biocarbons. The pseudo-second order model fitted the experimental data best. Adsorption isotherms were performed, and the Langmuir model fitted the results best. qmax of 95,4; 163,3 and 99,0 mg g- 1 were obtained for CIP, ENR and NOR, respectively, employing HC-150. While for PC-500, qmax of 57,1; 12,0 and 0,2 mg g-1 were obtained for CIP, ENR and NOR, respectively. The results highlight the possibility of employing biocarbons obtained from malt bagasse biomass adsorbent. Keywords: Biomass carbonization. Hydrothermal. Carbonization. Pyrolytic carbonization. Adsorption. Drug. Emerging contaminants. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior