Avaliação da remoção da concentração de Diclofenaco de sódio em solução aquosa através do processo de adsorção utilizando carvão ativado proveniente de folhas de abacateiro (Persea americana Mill.)

Abstract

O aumento do consumo de medicamentos pela sociedade urbana tem provocado contaminação de corpos hídricos por fármacos, que são contaminantes emergentes com alta capacidade de persistir no meio ambiente e causar efeitos tóxicos aos ecossistemas aquáticos. Entre esses compostos, destaca-se o diclofenaco de sódio (DCF), que se enquadra na classe dos anti-inflamatórios não esteroides, utilizado para tratar dores e inflamações, esse medicamento possui baixo custo e é utilizado em larga escala pela população humana. Atualmente, os fármacos são classificados como contaminantes emergentes e seu impacto ao meio ambiente ainda é pouco conhecido. Grande parte dos medicamentos utilizados pelos seres humanos não é metabolizada pelo organismo, gerando efluentes sanitários com concentrações relevantes desse composto. Nesse contexto, os tratamentos convencionais tanto de esgoto sanitário quanto de água de abastecimento não removem essas substâncias. Por esse motivo, diversos estudos buscam métodos de tratamento para remoção de fármacos de águas contaminadas e uma das tecnologias que se destaca para a remoção desses contaminantes emergentes é a adsorção com carvão ativado. Com isso, a utilização de materiais renováveis e naturais para o processo de adsorção torna-se um interessante meio sustentável de tratamento para esses poluentes. Neste estudo, avaliou-se a remoção da concentração de diclofenaco de sódio (DCF) em solução aquosa pelo processo de adsorção, utilizando carvão ativado produzido a partir de folhas de Persea americana Mill. A metodologia do estudo foi realizada através do planejamento fatorial experimental, que definiu as melhores condições operacionais a fim de avaliar os efeitos das variáveis pH da solução, concentração inicial de DCF e dose do adsorvente na remoção da concentração de DCF de solução aquosa. Os resultados demonstraram que essa tecnologia possui um grande potencial de estudo e aprimoramento para ser utilizada na remoção de fármacos, com valor de pH da solução igual a 6, 50 mg.L-1 de concentração inicial de DCF e 0,20 g.100mL-1 de dose do adsorvente, com remoções acima de 90% da concentração do fármaco. O estudo da cinética de adsorção foi realizado com as condições ótimas obtidas pelo planejamento experimental, com isso, foi possível analisar o processo de adsorção ao longo do tempo. O modelo cinético que melhor se adequou aos dados experimentais foi o modelo de Pseudo-segunda Ordem, que apresentou coeficiente de correlação igual a 0,97, indicando que o processo ocorre por quimissorção. Em termos cinéticos, atingiu-se o equilíbrio de adsorção com 300 minutos de ensaio com remoção da concentração de DCF superior a 90%.

The increase in drug consumption by society has caused contamination of water bodies by drugs, emerging contaminants with a high capacity to persist in the environment and cause toxic effects on aquatic ecosystems. Among these compounds, diclofenac sodium (DCF) stands out, which is classified as a non-steroidal anti-inflammatory drug, used to treat pain and inflammation. This compound has a low cost and is used on a large scale by the human population. Drugs are classified as emerging contaminants, and their environmental impact is little known. Most of the drugs used by humans are not metabolized by the body, generating sewage with relevant concentrations of these compounds. In this context, conventional sewage and drinking water treatments do not remove these substances. For this reason, several studies seek treatment methods for removing drugs from contaminated water, and one of the technologies that stand out for removing these emerging contaminants is adsorption with activated carbon. Using renewable and natural materials for the adsorption process becomes an attractive, sustainable means of treatment for these pollutants. In this study, we evaluated the removal of the sodium diclofenac concentration (DCF) in aqueous solution by the adsorption process, using activated carbon produced from Persea americana Mill leaves. The study methodology was carried out through a factorial design of experiments, which defined the best operational conditions in order to evaluate the effects of the variables (pH of the solution, initial concentration of DCF, and dose of the adsorbent) in the removal of the concentration of DCF from the aqueous solution. The results showed that this technology has great potential for study and improvement to be used in the removal of drugs, with a pH value of the solution equal to 6, 50 mg.L-1 of initial concentration of DCF and 0.20 g.100mL-1 dose of the adsorbent, with removals above 90% of the drug concentration. The study of the adsorption kinetics was carried out with the optimal conditions obtained by the experimental design. With this, it was possible to analyze the adsorption process over time. The kinetic model that best fitted the experimental data was the Pseudo-Second Order model, which presented a correlation coefficient equal to 0.97, indicating that the process occurs by chemisorption. In kinetic terms, the adsorption equilibrium was reached after 300 minutes of testing with the removal of DCF concentration greater than 90%.