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Resumo(s)
Venlafaxine, a widely prescribed antidepressant, stands out due to its increasing detection in aquatic matrices. This pharmaceutical compound is environmentally classified as an emerging micropollutant, characterized by its persistence across multiple aquatic environments and its ecotoxicological potential. Adsorption is a promising technique for removing micropollutants, particularly when combined with activated carbon as an adsorbent. In this study, the removal of venlafaxine from aqueous media was investigated using an activated carbon produced from agro-industrial residue, walnut shell, chemically activated with zinc chloride. The quantification of venlafaxine was validated by HPLC-DAD using a mobile phase consisting of 60% acetonitrile and 40% water containing 0.05% TFA. The kinetic assays demonstrated a rapid initial removal, with the pseudo-second-order model providing the best fit to the adsorption kinetics, while the activation energy (16.33 kJ.mol-1) indicates a low energy barrier. The equilibrium data were best fitted by the Freundlich isotherm model, indicating energetic heterogeneity of the adsorbent surface. The removal efficiency reached approximately 94% at pH values from 7 to 11, dominated by electrostatic attraction, π-π interactions, hydrophobic interactions, and hydrogen bonding, highlighting the potential for application in Wastewater Treatment Plants (WWTPs) without pH adjustment, given the high efficiency near neutral conditions. Reuse experiments demonstrated that the activated carbon maintained over 80% efficiency through the third thermal regeneration cycle, with a cumulative mass loss of 36% across five cycles. Therefore, the activated carbon produced from walnut shells is a high-performance, economically feasible adsorbent for venlafaxine removal, offering a strategy that aligns with the principles of the circular economy by promoting the valorization of an agro-industrial residue through its conversion into a material capable of mitigating micropollutants in water.
A venlafaxina, um antidepressivo amplamente prescrito, destaca-se pela sua crescente detecção em matrizes aquáticas. Este fármaco é ambientalmente classificado como um micropoluente emergente, caracterizado pela sua persistência em múltiplos ambientes aquáticos e pelo seu potencial ecotoxicológico. A adsorção é uma técnica promissora para a remoção de micropoluentes, principalmente quando associada ao uso de carvão ativado como adsorvente. Neste estudo, investigou-se a remoção de venlafaxina em meio aquoso utilizando um carvão ativado produzido a partir de resíduo agroindustrial, a casca de noz, ativado quimicamente com cloreto de zinco. A quantificação de venlafaxina foi validada por HPLC-DAD, com fase móvel composta por 60% de acetonitrila e 40% de água, contendo 0.05% de TFA. Os ensaios cinéticos demonstraram uma remoção inicial rápida, sendo o modelo de pseudo-segunda ordem o que melhor descreveu a cinética de adsorção, enquanto a energia de ativação (16.33 kJ.mol-1) indica uma baixa barreira energética. Os dados de equilíbrio ajustaram-se ao modelo de Freundlich, indicando heterogeneidade energética da superfície adsorvente. A eficiência de remoção atingiu aproximadamente 94% em pH de 7 a 11, predominando atrações eletrostáticas, interações π-π, hidrofóbicas e ligações de hidrogênio, evidenciando potencial aplicação em Estações de Tratamento de Águas Residuais (ETARs), sem a necessidade de ajuste de pH, devido à alta eficiência em condições próximas da neutralidade. Os ensaios de reuso demonstraram que o carvão ativado manteve eficiência superior a 80% até o terceiro ciclo de regeneração térmica, com perda de massa acumulada de 36% após os cinco ciclos. Assim, o carvão ativado produzido a partir da casca de noz é um adsorvente de alto desempenho e economicamente viável para a remoção de venlafaxina, oferecendo uma estratégia que poderá se alinhar aos princípios da economia circular, ao promover a valorização de um resíduo agroindustrial por meio de sua conversão em um material capaz de mitigar micropoluentes em águas.
A venlafaxina, um antidepressivo amplamente prescrito, destaca-se pela sua crescente detecção em matrizes aquáticas. Este fármaco é ambientalmente classificado como um micropoluente emergente, caracterizado pela sua persistência em múltiplos ambientes aquáticos e pelo seu potencial ecotoxicológico. A adsorção é uma técnica promissora para a remoção de micropoluentes, principalmente quando associada ao uso de carvão ativado como adsorvente. Neste estudo, investigou-se a remoção de venlafaxina em meio aquoso utilizando um carvão ativado produzido a partir de resíduo agroindustrial, a casca de noz, ativado quimicamente com cloreto de zinco. A quantificação de venlafaxina foi validada por HPLC-DAD, com fase móvel composta por 60% de acetonitrila e 40% de água, contendo 0.05% de TFA. Os ensaios cinéticos demonstraram uma remoção inicial rápida, sendo o modelo de pseudo-segunda ordem o que melhor descreveu a cinética de adsorção, enquanto a energia de ativação (16.33 kJ.mol-1) indica uma baixa barreira energética. Os dados de equilíbrio ajustaram-se ao modelo de Freundlich, indicando heterogeneidade energética da superfície adsorvente. A eficiência de remoção atingiu aproximadamente 94% em pH de 7 a 11, predominando atrações eletrostáticas, interações π-π, hidrofóbicas e ligações de hidrogênio, evidenciando potencial aplicação em Estações de Tratamento de Águas Residuais (ETARs), sem a necessidade de ajuste de pH, devido à alta eficiência em condições próximas da neutralidade. Os ensaios de reuso demonstraram que o carvão ativado manteve eficiência superior a 80% até o terceiro ciclo de regeneração térmica, com perda de massa acumulada de 36% após os cinco ciclos. Assim, o carvão ativado produzido a partir da casca de noz é um adsorvente de alto desempenho e economicamente viável para a remoção de venlafaxina, oferecendo uma estratégia que poderá se alinhar aos princípios da economia circular, ao promover a valorização de um resíduo agroindustrial por meio de sua conversão em um material capaz de mitigar micropoluentes em águas.
Descrição
Mestrado de dupla diplomação com a UTFPR - Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Palavras-chave
Venlafaxine Adsorption Micropollutants Activated carbon Sustainability