Estudos de equilíbrio de adsorção de contaminantes emergentes em meio aquoso utilizando biossorvente pirolisado à base de cana-de-açúcar.

Abstract

Com o aumento da industrialização e das escalas de produção, os seres humanos e os animais são expostos cada vez mais a produtos químicos potencialmente nocivos, especialmente devido às águas contaminadas. Esses compostos são conhecidos como contaminantes emergentes (CEs). A presença de CEs em efluentes domésticos não tratados contamina os sistemas hídricos. Como resultado, é crucial procurar alternativas sustentáveis para remover estes compostos. Sendo assim, o objetivo deste estudo foi avaliar o potencial adsortivo de um biossorvente à base de bagaço de cana-de-açúcar para remoção dos CEs triclosan (TCS), 17α-etinilestradiol (EE2), metilparabeno (MePa) e bisfenol A (BPA) em meio aquoso. O biossorvente foi caracterizado por espectrometria de infravermelho, termogravimetria, método Brunauer-Emmett-Teller, microscopia eletrônica de varredura e pH no potencial de carga zero. Foram conduzidos estudos de adsorção competitiva com os quatro CEs. Os estudos de efeito do pH na adsorção dos CEs, foram avaliados entre pH 5 e 10 e de efeito da concentração de sal de 0 a 1 mol L-1, os quais revelaram que esses parâmetros não influenciam no processo de remoção dos CEs pelo biossorvente. O estudo de cinética de adsorção foi realizado de 0 a 240 min, o qual indicou que os CEs alcançaram o equilíbrio de adsorção em menos de 90 min. Com o estudo cinético, foi possível indicar que a etapa determinante do processo é a adsorção química, que dita a velocidade da adsorção dos CEs pelo biossorvente. No estudo isotérmico, os dados se adequaram ao modelo de Langmuir para o MePa e BPA e ao modelo linear para o TCS e EE2, indicando sistemas com monocamadas. Com quantidade adsorvida máxima média de 13 mg g-1. Os resultados mostraram que o biossorvente à base de bagaço de cana-de-açúcar tem potencial para ser aplicado na remoção de CEs de águas contaminadas. Como perspectiva do projeto, pode-se destacar o estudo individual dos CEs com o biossorvente a fim de entender os mecanismos de adsorção para cada CE.

With the increase in industrialization and production scales, humans and animals are increasingly exposed to potentially harmful chemicals, especially due to contaminated waters. These compounds are known as emerging contaminants (ECs). The presence of ECs in untreated domestic effluents contaminates water systems. As a result, it is crucial to seek sustainable alternatives to remove these compounds. Therefore, the objective of this study was to evaluate the adsorptive potential of a sugarcane bagasse-based biosorbent for the removal of the ECs triclosan (TCS), 17α-ethinylestradiol (EE2), methylparaben (MePa), and bisphenol A (BPA) in aqueous medium. The biosorbent was characterized using infrared spectroscopy, thermogravimetry, Brunauer-Emmett-Teller method, scanning electron microscopy, and pH at the zero-charge potential. Competitive adsorption studies were conducted with the four ECs. Studies on the effect of pH on the adsorption of ECs were evaluated between pH 5 and 10, and the effect of salt concentration from 0 to 1 mol L-1, revealing that these parameters do not influence the process of removing ECs by the biosorbent. Adsorption kinetics studies were conducted from 0 to 240 min, indicating that ECs reached adsorption equilibrium in less than 90 min. The kinetic study suggested that the determining step of the process is chemical adsorption, dictating the speed of ECs adsorption by the biosorbent. In the isotherm study, the data fit the Langmuir model for MePa and BPA and the linear model for TCS and EE2, indicating systems with monolayers and a maximum average adsorbed quantity of 13 mg g-1. The results showed that the sugarcane bagasse-based biosorbent has the potential to be applied in the removal of ECs from contaminated waters. As a project perspective, the individual study of ECs with the biosorbent can be highlighted to understand the adsorption mechanisms for each EC.