Estudo da degradação fotocatalítica do fármaco Captopril pelo compósito de nanopartículas de TiO2 - perlita expandida

Autor: Silva, Isabel do Nascimento
Přispěvatelé: Cunha, Cláudia de Oliveira, Silva, Djalma Ribeiro da, Santos, Elisama Vieira dos, Morais, Lidiane Alves de, Fernandes, Nedja Suely
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFRN
Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)
instacron:UFRN
Popis: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq A preocupação com o descarte inadequado de substâncias químicas no meio ambiente vem aumentando nos últimos anos. O crescimento populacional ocasionou um aumento no consumo de água nos setores industriais, doméstico e agrícola, o que vem prejudicando a qualidade da água. Os fármacos ganham destaque por se tratarem de substâncias biologicamente ativas de difícil degradação por processos convencionais de tratamento. Os Processos Oxidativos Avançados (POAs) podem ser utilizados no tratamento desses poluentes, por se tratar de uma técnica eficaz na mineralização do contaminante e, nesse caso a fotocatálise heterogênea pode ser utilizada, a qual faz uso de semicondutores como fotocatalisadores. O semicondutor mais utilizado nesse processo é o TiO2, apresentando boa eficiência de degradação. No entanto, o TiO2 pode ser facilmente dispersado dificultando o processo de separação do meio aquoso, precisando ser suportado em algum material. Nessa vertente, fez-se uso da perlita expandida (PE), um aluminossilicato de origem vulcânica, como material suporte. O estudo de degradação fotocatalítica foi realizado com o captopril (CAP), fármaco da classe dos anti-hipertensivos. A síntese dos compósitos de TiO2 – perlita expandida foi baseada na metodologia descrita na literatura. Os resultados mostram que as técnicas de caracterização utilizadas nesse estudo, FTIR, DRX, FRX, MEV, EDS e análise de tamanho de partículas, comprovaram que nos compósitos sintetizados houve a incorporação do TiO2 na matriz PE. O tempo de equilíbrio de adsorção para os compósitos na solução do fármaco CAP foi de 30 minutos. Os testes de fotólise e fotocatálise indicaram que o principal efeito entre os dois métodos de degradação é em relação ao tempo de análise. Os percentuais de degradação com melhor resultado foram em 10 mg L-1 para a fotólise com 43,1% e para a fotocatálise com 42,8%. O compósito com maior teor de TiO2 foi mais efetivo na degradação. O estudo cinético mostrou que a cinética é regida pelo modelo de Langmuir-Heinshelwood e a cinética do sistema foi obtida como sendo de primeira ordem. Os testes de toxicidade mostraram que o CAP apresentou influência negativa na germinação e crescimento das sementes Lactuca sativa e os efluentes tratados mostraram desempenho semelhante ao controle positivo. O aumento da intensidade de radiação favorece o processo de degradação, apresentando melhor resultado para o compósito T-PE-50% na concentração de 10 mg L-1 . A análise de TOC evidenciou que o teste com a concentração de 10 mg L-1 de CAP e com o compósito T-EP-50% com potência de radiação de 18 W teve um melhor percentual de mineralização de efluente, 39,8%. O estudo de custo energético mostrou que o processo mais econômico foi para fotocatálise na concentração de CAP de 10 mg L-1 na potência de radiação de 18 W e para o processo de fotólise na concentração de CAP de 10 mg L-1 na potência de radiação de 18 W, nos valores de R$ 0,0570 e 0,0962 respectivamente. Concern over the inappropriate disposal of chemicals in the environment has been increasing in recent years. Population growth has caused an increase in the consumption of water in the industrial, domestic and agricultural sectors, which has been affecting water quality. Drugs are prominent because they are biologically active substances that are difficult to break down. The Advanced Oxidative Processes (AOPs) can be used in the treatment of these pollutants, because it is an efficient technique in the mineralization of the contaminant. Heterogeneous photocatalysis can be used, being characterized by the use of semiconductors as photocatalysts. The most used semiconductor in this process is TiO2, presenting good degradation efficiency. However, TiO2 can be easily dispersed making the aqueous medium separation process difficult, and needs to be supported on some material. In this work, expanded perlite (EP), an aluminosilicate of volcanic origin, was used as support material. The study was carried out with captopril (CAP), a drug of the antihypertensive class. The synthesis of the composites de TiO2 – expanded perlite was based on the methodology described in the literature. The results show that the characterization techniques used in this study, FTIR, XRD, FRX, SEM, EDS and particle size analysis, showed that the TiO2 was incorporated in the PE matrix. The adsorption equilibrium time for the composites in the CAP drug solution was 30 minutes. The photolysis and photocatalysis tests indicated that the main effect between the two degradation methods is in relation to the time of analysis. The percentage of degradation with the best results was 10 mg L-1 for photolysis with 43.1% and for photocatalysis with 42.8%. The composite with higher content of TiO2 was more effective in the degradation. The kinetic study showed that kinetics is governed by the Langmuir-Heinshelwood model. The kinetics of the system was obtained as being of first order. The toxicity tests showed that the CAP had a negative influence on the germination and growth of the Lactuca sativa seeds and the treated effluents showed a similar performance to the positive control. The increase of the radiation intensity favors the degradation process, presenting better results for the composite T-PE-50% in the concentration of 10 mg L1 . The TOC analysis showed that the test with the concentration of 10 mg L-1 of CAP and with the composite T-EP-50% with power of radiation of 18 W had a better percentage of effluent mineralization, 39.8%. The energy cost study showed that the most economical process was for photocatalysis in the concentration of CAP of 10 mg L-1 in the power of radiation of 18 W and for the photolysis process in the concentration of CAP of 10 mg L-1 in the power of radiation of 18 W in the values of R$ 0.0570 and 0.0962, respectively.
Databáze: OpenAIRE
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