Adsorção em quitosana reticulada a partir de soluções binárias e ternárias de fármacos aniônicos
dc.contributor.advisor | Fonseca, José Luís Cardozo | |
dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/8143800826985556 | pt_BR |
dc.contributor.author | Oliveira, Kéville Pereira de | |
dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/5527234465726091 | pt_BR |
dc.contributor.referees1 | Sant`anna, Carlos Mauricio Rabello de | |
dc.contributor.referees2 | Menezes, Fabricio Gava | |
dc.contributor.referees3 | Braga, Tiago Pinheiro | |
dc.contributor.referees4 | Santos, Zilvam Melo dos | |
dc.date.accessioned | 2024-06-14T12:00:38Z | |
dc.date.available | 2024-06-14T12:00:38Z | |
dc.date.issued | 2023-12-19 | |
dc.description.abstract | The inappropriate release of pharmaceutical residues into different environmental matrices has become a major concern around the world, since drugs and their metabolites can cause adverse effects on ecosystems and human health. Because of this, several studies have been carried out with the aim of removing these emerging contaminants from the aquatic environment through remediation methods. Thus, this research aims to understand the thermodynamic aspects involved in the removal of the drugs sodium cromoglycate (CG) and diclofenac sodium (DF) in aqueous solution through the adsorption process using cross-linked chitosan. The cross-linked chitosan (QR) samples and the others that were subjected to the adsorption process were characterized by infrared absorption spectroscopy, X-ray diffraction, zeta potential, scanning electron microscopy and thermogravimetry techniques. Regarding the adsorption equilibrium analyzes in a binary system, they were carried out using four different temperatures (15, 25, 35 and 45 °C) and in the ternary at 25 °C. To estimate the parameters of the adsorption isotherms, the experimental data were fitted with the following adsorption isotherms: Langmuir, Freundlich, Sips, Redlich-Peterson and Frumkin. To this end, aqueous solutions containing one or two drugs were quantified through the development of analytical curves obtained from experimental data measured by the UV-Vis spectrophotometry method. The results obtained through the characterization techniques validated the methodology used to cross-link chitosan and demonstrated the presence of positive charges on its surface. It was also found that the drugs adsorb only on the polymer surface. Regarding the adsorption process, the data revealed that, in binary systems, the thermodynamic parameters related to enthalpy at low concentrations of adsorbate indicated an exothermic nature for CG with values of -2 and -1 kJ mol-1, while for DF were 2.1 and 1.7 kJ mol-1, confirming that it is endothermic. These values were calculated using the Redlich-Peterson and Frumkin equilibrium constants, respectively, as it was one of the best mathematical models to be adjusted to the experimental data. Furthermore, entropic factors played a very important role, especially for DF, with adsorption being more favorable for CG. At high concentrations, the situation is reversed, that is, DF adsorption becomes more favorable, being endothermic for both drugs. In relation to adsorption in ternary systems, at lower concentrations, CG adsorption is favored, mainly because it is more favorable in terms of Gibbs adsorption free energy. At a certain critical concentration, the adsorption changes drastically, in the form of a clear discontinuity in the adsorption isotherm. After this discontinuity, at higher concentrations, adsorption is favored for DF, due to the attractive interaction of the side groups. Finally, it was shown that drugs adsorb spontaneously on the QR surface, being another alternative particle that can be applied in the treatment of effluents that contain pharmacological residues. | pt_BR |
dc.description.resumo | O lançamento inadequado dos resíduos farmacológicos em diferentes matrizes ambientais tornou-se uma grande preocupação em todo o mundo, uma vez que os fármacos e seus metabólitos podem causar efeitos adversos aos ecossistemas e à saúde humana. Em razão disso, diversos estudos têm sido realizados com a finalidade de remover esses contaminantes emergentes do ambiente aquático por meio de métodos de remediação. Assim, esta pesquisa tem por objetivo compreender os aspectos termodinâmicos envolvidos na remoção dos fármacos cromoglicato de sódio (CG) e diclofenaco de sódio (DF) em solução aquosa pelo processo de adsorção utilizando quitosana reticulada. As amostras de quitosana reticulada (QR) e as demais que foram submetidas ao processo de adsorção foram caracterizadas pelas técnicas de espectroscopia de absorção no infravermelho, difração de raios-X, potencial zeta, microscopia eletrônica de varredura e termogravimetria. Em relação às análises do equilíbrio de adsorção em sistema binário, foram realizadas utilizando quatro diferentes temperaturas (15, 25, 35 e 45 °C) e no ternário a 25 °C. Para estimar os parâmetros das isotermas de adsorção, os dados experimentais foram ajustados com as seguintes isotermas de adsorção: Langmuir, Freundlich, Sips, Redlich-Peterson e Frumkin. Para tanto, as soluções aquosas contento um ou dois fármacos, foram quantificados por meio do desenvolvimento de curvas analíticas obtidas a partir dos dados experimentais medidos pelo método de espectrofotometria UV-Vis. Os resultados obtidos através das técnicas de caracterização validaram a metodologia utilizada para a reticulação da quitosana e demonstraram a presença de cargas positivas em sua superfície. Verificou-se também que os fármacos adsorvem apenas na superfície do polímero. Em relação ao processo de adsorção, os dados revelaram que, nos sistemas binários, os parâmetros termodinâmicos relacionados à entalpia em baixas concentrações de adsorvato indicaram natureza exotérmica para o CG com valores de -2 e -1 kJ mol-1 , enquanto para o DF foram de 2,1 e 1,7 kJ mol-1 confirmando ser endotérmica. Esses valores foram calculados utilizando as contantes de equilíbrio de Redlich-Peterson e Frumkin, respectivamente, por ter sido um dos melhores modelos matemáticos a serem ajustados aos dados experimentais. Além disso, os fatores entrópicos desempenharam um papel muito importante, principalmente para o DF, e a adsorção sendo mais favorável para o CG. Em altas concentrações ocorre uma inversão da situação, ou seja, a adsorção do DF torna-se mais favorável, sendo endotérmica para ambos os fármacos. Já em relação à adsorção em sistemas ternários, em concentrações mais baixas, a adsorção de CG é favorecida, principalmente, por ser mais favorável em termos de energia livre de adsorção de Gibbs. A uma determinada concentração crítica, a adsorção muda drasticamente, na forma de uma clara descontinuidade na isoterma de adsorção. Após essa descontinuidade, em concentrações mais altas, a adsorção é favorecida para o DF, por motivo da interação atrativa dos grupamentos laterais. Por fim, foi evidenciado que os fármacos adsorvem espontaneamente em superfície de QR, sendo mais uma alternativa de partículas que podem ser aplicadas em tratamento de efluentes que contém resíduos farmacológicos. | pt_BR |
dc.identifier.citation | OLIVEIRA, Kéville Pereira de. Adsorção em quitosana reticulada a partir de soluções binárias e ternárias de fármacos aniônicos. Orientador: Dr. José Luís Cardozo Fonseca. 2023. 146f. Tese (Doutorado em Química) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2023. | pt_BR |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/58478 | |
dc.language | pt_BR | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal do Rio Grande do Norte | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFRN | pt_BR |
dc.publisher.program | PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA | pt_BR |
dc.rights | Acesso Aberto | pt_BR |
dc.subject | Química | pt_BR |
dc.subject | Matrizes ambientais | pt_BR |
dc.subject | Contaminantes emergentes | pt_BR |
dc.subject | Tratamento de efluentes | pt_BR |
dc.subject | Resíduos farmacêuticos | pt_BR |
dc.subject.cnpq | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA | pt_BR |
dc.title | Adsorção em quitosana reticulada a partir de soluções binárias e ternárias de fármacos aniônicos | pt_BR |
dc.type | doctoralThesis | pt_BR |
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