Estudos de equilíbrio de adsorção de cinco contaminantes emergentes utilizando quitosana, quitosana modificada com vanilina e sabugo de milho

Abstract

Os contaminantes emergentes (CEs) são compostos que tem sido muito estudados recentemente devido aos danos que eles podem causar ao meio ambiente, principalmente ao meio aquático. A principal fonte desses contaminantes são efluentes domésticos e não há uma etapa específica durante o tratamento de esgoto ou até mesmo do tratamento de água que remova os CEs de forma eficiente. Por isso é importante avaliar alternativas para remover esses compostos da água. Dessa forma, o objetivo do presente trabalho foi estudar o potencial de três biossorventes, quitosana (QTS), quitosana modificada com vanilina (QTS-MOD) e sabugo de milho (SB), para remoção de cinco CEs (isoniazida, cortisol, bisfenol A, 17a-etinilestradiol e triclosan) por processo de adsorção. A caracterização estrutural dos biossorventes envolveu análises de infra-vermelho, termogravimetria, ressonância magnética nuclear de hidrogênio (RMN 1H) e método de Brunauer-Emmett-Teller (BET). A avaliação das características adsortivas dos biossorventes frente aos cinco CEs foi realizada em meio aquoso avaliando efeito do pH, atividade, cinética e isoterma de adsorção. Todas as análises quantitativas dos CEs nos ensaios de adsorção foram realizadas por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência com detector de arranjo de diodos na região do UV-Vis. O efeito do pH na adsorção dos contaminantes foi avaliado na faixa de pH de 5 a 10 e revelou que a adsorção é melhor em tampão 8 para a QTS-MOD e tampão 9 para QTS e SB. A avaliação da atividade revelou que na faixa de concentração de sal estudada, 0,0 a 1,0 mol L-1, a melhor condição de adsorção ocorreu com 0,7 mol L-1 de cloreto de sódio. Os estudos cinéticos de adsorção evidenciaram que o equilíbrio é alcançado rapidamente para a maioria dos CEs e o melhor ajuste de modelo cinético testado foi o modelo de pseudo segunda-ordem para todos os casos estudados. Os dados obtidos pelas isotermas de adsorção se ajustaram melhor ao modelo de isoterma linear em que a constante de distribuição (KD) apresentou os maiores valores para o 17a-etinilestradiol e para o triclosan. Por fim, os resultados indicam que os biossorventes apresentam potencial para remoção dos CEs testados, sendo uma alternativa interessante devido à facilidade de obtenção e abundância desses materiais adsorventes.

Abstract: Over the past few years emerging contaminants (ECs) have been deeply studied because of the several damages they can cause to the environment, especially water bodies. Domestic effluents are one of the main sources and along sewage and even water treatment and there is no specific step during sewage treatment or even water treatment that removes the ECs efficiently. Therefore, it is important to evaluate alternatives to get rid of these compounds from water. Thus, the goal of this work was to study the potential of three biosorbents, chitosan (CTS), vanillin-modified chitosan (CTSV) and corn cob (CC), for the removal of five ECs (isoniazid, cortisol, bisphenol A, 17a-ethinylestradiol and triclosan), by adsorption process. Biosorbents structural characterization was achieved by infrared spectroscopy (IR), thermogravimetry (TG), hydrogen magnetic nuclear resonance (RMN 1H) and Brunauer-Emmett-Teller (BET). Biosorbents adsorptive performances for the five ECs was carried out in aqueous media and it was evaluated pH effect, activity, kinetic and adsorption isotherms. All quantitative analysis for ECs in the adsorption assays was done by High Performance Liquid Chromatography with diode array detector in the UV-Vis region . The pH effect in the adsorption of the contaminants was evaluated in a range of 5 to 10 and better results were found in buffers with pH 8 and 9 for CTVS and CTS, CC, respectively. The studied salt concentrations ranged from 0,0 to 1,0 mol L-1 and activity evaluation indicated better adsorption condition in 0,7 mol L-1 of NaCl. Adsorption kinetics studies pointed to a equilibrium condition that was reached quickly for the most of the CEs. The tested kinetic model which best fitted the results was the pseudo second order for all of the situations studied. The linear isotherm model was adequate for the adsorption isotherm data which showed biggest distribution constant (KD) values for 17a-ethinylestradiol and triclosan. At last, the results indicated that biosorbents presented good removal efficiency for the tested ECs, being an interesting alternative, due to the easiness of obtaining and abundance of these adsorbent materials.