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http://tede.upf.br:8080/jspui/handle/tede/2365
???metadata.dc.type???: | Tese |
Title: | Remoção de fármacos por adsorção através de compósitos sintetizados a base de quitosana |
???metadata.dc.creator???: | Machado, Thaís Strieder |
???metadata.dc.contributor.advisor1???: | Piccin, Jeferson Steffanello |
???metadata.dc.contributor.advisor-co1???: | Colla, Luciane Maria |
???metadata.dc.description.resumo???: | Os contaminantes emergentes são uma categoria de compostos que têm recebido atenção em relação as técnicas de tratamento de efluentes, destacando-se os fármacos e seus metabólitos, devido aos riscos adversos que podem causar ao ecossistema. Diante disso, a adsorção é uma técnica que apresenta potencial para a remoção desses contaminantes, mas a busca por materiais com propriedades físicas e químicas favoráveis a remoção de compostos emergentes é um desafio. A quitosana pode ser obtida a partir de resíduos pesqueiros e extraída de microrganismos, com reconhecida capacidade de adsorção, mas que possui algumas limitações. O desenvolvimento de compósitos a base de quitosana é uma necessidade a fim de contornar as deficiências desta, tendo como alternativas para o desenvolvimento através da técnica sol-gel e o uso de reticulantes. Além dessas possibilidades, o incremento na capacidade de adsorção através do uso de biossurfactante na síntese de compósitos adsorventes é uma lacuna no estado da arte. Assim, este estudo teve por objetivo desenvolver compósitos a base de quitosana utilizando a técnica de sol-gel para a remoção de fármacos presentes em águas através de adsorção e auxiliada por biossurfactantes bacterianos. A quitosana de crustáceos foi obtida a partir de cascas de camarão utilizando desacetilação termoquímica em um reator com refluxo total aberto e a quitosana fúngica através de processo com autoclave. A síntese dos compósitos se deu através da técnica sol-gel utilizando o tetraetoxissilano (TEOS) como precursor de sílica e promovendo modificações químicas através da reticulação com glutaraldeído em diferentes proporções. A adição de biossurfactantes na síntese dos adsorventes foi avaliada utilizando diferentes proporções de ramnolipídeo em relação a massa de quitosana. Os compósitos desenvolvidos foram caracterizados através de análises físicas e químicas. Os adsorventes foram avaliados frente a adsorção de diclofenaco sódico e amoxicilina em soluções aquosas através de determinações de perfis isotérmicos e cinéticos em batelada. Estudos de dessorção e reuso dos adsorventes também foram realizados. Por fim, a adsorção em leito fixo foi conduzida utilizando um efluente hospitalar simulado, a fim de avaliar o comportamento do adsorvente desenvolvido em um processo similar ao real. A quitosana de crustáceos alcançou grau de desacetilação igual a 85% e a quitosana fúngica 61,92%. Os compósitos adsorventes sintetizados com quitosana de crustáceo (D-glucosamina) reticulada com glutaraldeído e sílica apresentaram aprimoradas características físicas e químicas. Através dos ensaios de adsorção de diclofenaco sódico o adsorvente com D-glucosamina e glutaraldeído de 1:8, se destacou com 237,8 mg/g devido ao efeito da autopolimerização do reticulante. Quando avaliado na adsorção de amoxicilina, esse compósito obteve 97,4 mg/g e apresentou um promissor ciclo de vida. Quando aplicado no tratamento do efluente hospitalar simulado, apresentou remoção global de 56,48% e capacidade de auxiliar na redução da concentração da demanda química de oxigênio, fósforo, nitrogênio, turbidez e cor. A concentração de 30% de ramnolipídeo no compósito 1:0 proporcionou um incremento de 143,6 mg/g na capacidade de adsorção de diclofenaco sódico. A substituição da quitosana de crustáceos pela fúngica na síntese dos materiais, apresentou adsorção do diclofenaco sódico de 115,5 mg/g no compósito 1:8 proveniente de quitosana fúngica. Portanto, compósitos adsorventes obtidos a partir de modificações químicas foram capazes de remover contaminantes emergentes com potencial para aplicações reais. |
Abstract: | Emerging contaminants are a category of compounds that have received attention in relation to effluent treatment techniques, standing out drugs and their metabolites, due to the adverse risks they can cause to the ecosystem. In this way, adsorption is a technique that has the potential for the removal of these contaminants, but the search for materials with physical and chemical properties favorable to the removal of emerging compounds is a challenge. Chitosan can be obtained from fishing residues and extracted from microorganisms, with recognized adsorption capacity, but which has some limitations. The development of chitosan-based composites is a necessity in order to overcome its shortcomings, having as alternatives for the development through the sol-gel technique and the use of crosslinkers. In addition to these possibilities, the increase in adsorption capacity through the use of biosurfactants in the synthesis of adsorbent composites is a gap in the state of the art. Thus, this study aimed to develop chitosan-based composites using the sol-gel technique for the removal of drugs present in water through adsorption and aided by bacterial biosurfactants. Crustacean chitosan was obtained from shrimp shells using thermochemical deacetylation in a reactor with total open reflux and fungal chitosan through an autoclave process. The synthesis of the composites took place through the sol-gel technique using tetraethoxysilane (TEOS) as a silica precursor and promoting chemical modifications through crosslinking with glutaraldehyde in different proportions. The addition of biosurfactants in the synthesis of adsorbents was evaluated using different proportions of rhamnolipid in relation to chitosan mass. The composites developed were characterized through physical and chemical analyses. The adsorbents were evaluated against the adsorption of sodium diclofenac and amoxicillin in aqueous solutions through batch isothermal and kinetic profiles determinations. Studies of desorption and reuse of adsorbents were also carried out. Finally, the fixed bed adsorption was conducted using a simulated hospital effluent, in order to evaluate the behavior of the adsorbent developed in a process similar to the real one. Crustacean chitosan reached a degree of deacetylation equal to 85% and fungal chitosan 61.92%. The adsorbent composites synthesized with crustacean chitosan (D-glucosamine) cross-linked with glutaraldehyde and silica showed improved physical and chemical characteristics. Through the sodium diclofenac adsorption assays, the adsorbent with D-glucosamine and glutaraldehyde of 1:8, stood out with 237.8 mg/g due to the effect of the crosslinker’s autopolymerization. When evaluated in the adsorption of amoxicillin, this composite obtained 97.4 mg/g and showed a promising life cycle. When applied in the treatment of simulated hospital effluent, it presented an overall removal of 56.48% and the ability to auxiliary to reduce the concentration of chemical demand for oxygen, phosphorus, nitrogen, turbidity and color. The concentration of 30% of rhamnolipid in the 1:0 composite provided an increase of 143.6 mg/g in the adsorption capacity of diclofenac sodium. The substitution of chitosan from crustaceans by the fungal in the synthesis of materials presented adsorption of sodium diclofenac of 115.5 mg/g in the composite 1:8 from fungal chitosan. Therefore, adsorbent composites obtained from chemical modifications were able to remove emerging contaminants with potential for real applications. |
Keywords: | Águas residuais - Purificação Adsorção Quitosana Poluentes |
???metadata.dc.subject.cnpq???: | ENGENHARIA CIVIL::CONSTRUCAO CIVIL |
???metadata.dc.language???: | por |
???metadata.dc.publisher.country???: | Brasil |
Publisher: | Universidade de Passo Fundo |
???metadata.dc.publisher.initials???: | UPF |
???metadata.dc.publisher.department???: | Faculdade de Engenharia e Arquitetura – FEAR |
???metadata.dc.publisher.program???: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental |
Citation: | MACHADO, Thaís Strieder. Remoção de fármacos por adsorção através de compósitos sintetizados a base de quitosana. 2022. 131 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil e Ambiental) - Universidade de Passo Fundo, Passo Fundo, RS, 2022. |
???metadata.dc.rights???: | Acesso Aberto |
URI: | http://tede.upf.br:8080/jspui/handle/tede/2365 |
Issue Date: | 18-Apr-2022 |
Appears in Collections: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental |
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2022ThaisStriederMachado.pdf | Tese Thais Strieder Machado | 2.66 MB | Adobe PDF | View/Open ???org.dspace.app.webui.jsptag.ItemTag.preview??? |
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