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Tipo do documento: Dissertação
Title: Adsorção do fármaco diclofenaco em biocarvão de folhas de mandioca com uso de planejamento experimental
Other Titles: Adsorption of diclofenac drug on cassava leaf biochar using an experimental design
Autor: Schillo, Hellen Cristina Flor de Lima 
Primeiro orientador: Vasconcelos, Helder Lopes
Primeiro coorientador: Simões, Marcia Regina
Primeiro membro da banca: Reis, Ralpho Rinaldo dos
Segundo membro da banca: Vasconcelos, Helder Lopes
Terceiro membro da banca: Lima, Isabela Angeli de
Quarto membro da banca: Simões, Marcia Regina
Resumo: O fármaco diclofenaco sódico pertence à classe de anti-inflamatórios não esteroides e possui um consumo bastante elevado pela população devido às suas propriedades analgésicas e antipiréticas. Resíduos de fármacos chegam até as águas por diversas fontes de contaminação, e as principais, são a liberação por excreção de humanos e animais, o descarte de medicamentos e os efluentes industriais. Como os tratamentos de água e esgoto não conseguem eliminar completamente estes fármacos, faz-se necessário o desenvolvimento de novas tecnologias que sejam capazes de eliminar tais, já que as atuais possuem custo elevado. Com isso, a adsorção surge como um método alternativo de baixo custo e alta eficiência. O biocarvão é um composto carbonáceo, de granulação fina e porosa, resultante da queima incompleta de diversas biomassas; além da facilidade na produção, surge como alternativa à destinação de resíduos, por conseguinte é muito utilizado como adsorvente. O uso de ferramentas estatísticas, como o planejamento fatorial e a superfície de resposta, otimiza as condições experimentais com o mínimo de experimentos possíveis e revela as contribuições das variáveis da técnica na resposta analítica de forma mútua. Assim, o planejamento experimental e a metodologia de superfície de resposta foram realizados visando reduzir o número de experimentos e obter as melhores condições para os procedimentos de redução de concentração do fármaco diclofenaco sódico em solução após contato com o biocarvão de folhas de mandioca, ativado por 24 horas. Foram realizados experimentos com três fatores em dois níveis, e três repetições no ponto central, a saber: pH (5,0; 7,0 e 9,0), massa do biossorvente (25; 50 e 75 mg) e concentração do fármaco (15; 27,5 e 40 mg/L). As variáveis massa de biossorvente e concentração do fármaco foram significativas e influenciaram a resposta de maneira negativa (diminuição da quantidade removida do fármaco) e positiva (aumento da quantidade removida do fármaco), respectivamente. As condições ótimas obtidas foram com as menores massa de biocarvão (25 mg) e maiores concentrações do fármaco (40 mg/L). O comportamento cinético foi avaliado através dos modelos lineares de pseudo-primeira ordem e pseudo-segunda ordem; e o modelo que melhor se ajustou aos dados experimentais foi o de pseudo-segunda ordem, cujo valor de qe obtido pelo modelo foi de 39,84mg/g. Esse resultado coincidiu com o valor obtido experimentalmente, 39,77mg/g, cujo erro relativo foi de 0,18%. A remoção do diclofenaco pelo biocarvão ocorreu de maneira muito rápida, posto que alcançou 99% de remoção em 20 minutos; a partir desse tempo, foi considerado que o sistema atingiu o equilíbrio, pois o aumento não foi mais significativo. Também foi avaliada a isoterma pelos modelos de Langmuir e Freundlich, e Freundlich foi o modelo que melhor se ajustou aos dados experimentais. Portanto, o uso do planejamento experimental foi essencial para determinar as condições de máxima remoção do fármaco diclofenaco em solução aquosa. Além disso, o biocarvão obtido da folha de mandioca apresentou excelente potencial para adsorção do fármaco diclofenaco em solução aquosa e seus resultados promissores são uma alternativa viável nos estudos de remoção deste e de outros fármacos contaminantes em águas naturais.
Abstract: The drug diclofenac sodium belongs to the class of non-steroidal anti-inflammatory drugs and has a very high consumption by the population due to its analgesic and antipyretic properties. Drug residues reach waters from several sources of contamination, and the main ones come from human and animal excretions, as well as drug disposal and industrial effluents. As water and sewage treatments cannot completely eliminate these drugs, it is necessary to develop new technologies that can remove them, since the existing ones are very expensive. Thus, adsorption comes as an alternative method of low cost and high efficiency. Biochar is a carbonaceous compound, with fine and porous granulation. It is a result from the incomplete burning of several biomasses. In addition, it is easy to be produced and an alternative to waste disposal, consequently, it has been widely applied as an adsorbent. Statistical tools application, such as a factorial design and the response surface, optimizes experimental conditions with the least number of possible experiments and reveals contributions of the technical variables to some analytical response in a mutual way. Thus, the experimental design and the response surface methodology were carried out aiming to reduce the number of experiments and obtaining the best conditions for the concentration reduction procedures of diclofenac sodium drug in solution after getting contact with the activated biochar of cassava leaves for 24 hours. Experiments were carried out using three factors at two levels, with three replications at the central point: pH (5.0; 7.0 and 9.0), mass of the biosorbent (25; 50 and 75 mg) and drug concentration (15; 27.5 and 40 mg/L). Biosorbent mass and drug concentration variables were significant and influenced negatively the response concerning the decrease on removing this drug amount, and positively concerning the increase on removing it as well, respectively. The optimum conditions were obtained with the lowest mass of biochar (25 mg) and the highest concentrations of this drug (40 mg/L). Kinetic behavior was evaluated using linear models of pseudo-first order and pseudo second order; and the model that best fitted the experimental data was the pseudo second order, whose qe value obtained by the model was 39.84mg/g. This result matched with the value obtained experimentally (39.77mg/g), whose relative error was 0.18%. The diclofenac removal by biochar occurred very quickly, since it reached 99% in 20 minutes. So, from this time on, it was considered that the system reached equilibrium, since the increase was no longer significant. The isotherm was also evaluated by Langmuir and Freundlich models, and Freundlich was the one that best fitted the experimental data. Therefore, the application of experimental design was essential to determine the conditions for maximum removal of diclofenac in aqueous solution. In addition, the biochar obtained from cassava leaf showed an excellent potential for diclofenac adsorption in aqueous solution and its promising results are a viable alternative in studies to remove this and other contaminating drugs in spring waters.
Keywords: Biossorvente
Remoção
Solução aquosa
Biosorbent
Removal
Aqueous solution
CNPq areas: Farmácia
Idioma: por
País: Brasil
Publisher: Universidade Estadual do Oeste do Paraná
Sigla da instituição: UNIOESTE
Departamento: Centro de Ciências Médicas e Farmacêuticas
Program: Programa de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas
Campun: Cascavel
Citation: SCHILLO, Hellen Cristina Flor de Lima. Adsorção do fármaco diclofenaco em biocarvão de folhas de mandioca com uso de planejamento experimental. 2020. 71 f. Dissertação (Mestrado em Ciências Farmacêuticas) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Cascavel - PR.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: http://tede.unioeste.br/handle/tede/5548
Issue Date: 26-Nov-2020
Appears in Collections:Mestrado em Ciências Farmacêuticas (CVL)

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