Modelos computacionais avançados aplicados na adsorção multicomponente de fármacos
Visualizar/ Abrir
Data
2022-02-23Primeiro coorientador
Dotto, Guilherme Luiz
Primeiro membro da banca
Cancelier, Adriano
Segundo membro da banca
Silveira, Christian Luiz da
Terceiro membro da banca
Meili, Lucas
Quarto membro da banca
Vieira, Melissa Gurgel Adeodato
Metadata
Mostrar registro completoResumo
Os compostos farmacêuticos são fundamentais para a preservação da saúde humana e animal. Entretanto, seu elevado e contínuo consumo, associado ao descarte incorreto e aos tratamentos ineficientes de águas e efluentes, podem trazer grandes prejuízos ao meio ambiente e à saúde humana. Além disso, águas e efluentes reais são caracterizados por uma mistura de diferentes contaminantes químicos, o que torna ainda mais desafiador o seu tratamento. A técnica de adsorção em carvão ativado foi utilizada para remover simultaneamente nimesulida e paracetamol presentes em soluções aquosas. O objetivo deste trabalho foi aplicar modelos matemáticos avançados para prever o comportamento de adsorção, devido à complexidade entre as interações adsorvente-adsorbatos. Primeiramente, uma rede neural artificial foi satisfatoriamente treinada e otimizada para prever simultaneamente a adsorção individual e binária destes fármacos em função das condições de operação: tamanho de partícula de adsorvente, dosagem de adsorvente, concentração inicial de fármacos e tempo de contato. Melhores resultados de capacidade de adsorção foram obtidos utilizando uma dosagem de 0,5 g/L de carvão ativado com granulometria de 150 μm e 300 minutos de tempo de contato. Na sequência, avaliou-se o equilíbrio de adsorção por meio de diferentes modelos de isoterma, no qual a isoterma de Langmuir ajustou satisfatoriamente o equilíbrio de adsorção individual de nimesulida e paracetamol, enquanto que a isoterma Extended Langmuir melhor ajustou o equilíbrio de adsorção binária destes fármacos em carvão ativado. O processo de fisissorção foi exotérmico, atingindo maiores capacidades de adsorção em 298 K. Finalmente, o Pore Volume and Surface Diffusion Model (PVSDM) pôde ser estendido e aplicado, pela primeira vez na literatura, para sistemas de adsorção multicomponente. O modelo proposto foi chamado de Extended PVSDM e a técnica de aproximação por diferenças finitas foi aplicada com sucesso na solução numérica do mesmo. Os resultados mostraram que não houve dominância de um único mecanismo de adsorção, mas que tanto a transferência de massa externa quanto a difusão intrapartícula tiveram um importante papel durante a adsorção. No geral, os resultados experimentais mostraram uma maior afinidade do carvão ativado para com a nimesulida, atingindo uma capacidade de adsorção de 196,32 mg/g contra 58,21 mg/g para o paracetamol. Durante a adsorção binária, a maior seletividade para com a nimesulida gerou uma grande competição com as moléculas de paracetamol, suprimindo a adsorção de paracetamol (25,80 mg/g) e promovendo a adsorção de nimesulida (199,49 mg/g) nos sítios do carvão ativado. A caracterização do adsorvente antes e depois da adsorção sugeriu que o paracetamol interagiu com os sítios ativos do carvão através de ligações de hidrogênio, enquanto que a nimesulida interagiu através de ligações de hidrogênio e empilhamento π-π e n-π.
Coleções
Os arquivos de licença a seguir estão associados a este item: