Removal of emerging pollutants diclofenac and ibuprofen by adsorption in anionic clays: batch process

Alternative methods for the removal of emerging contaminants through the adsorption process have been intensely studied in recent years. Pollutants such as the Diclofenac (DCF) and Ibuprofen (IBU) drugs of the class Nonsteroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs), because not require a prescription for acquisition these drugs, they are widely used in Brazil and the world, being in the group of medicines most found in water for human consumption, surface waters, raw sewage and effluents from Sewage Treatment Plants (TSEs), generating concerns related to public health issues and the ecological balance of ecosystems. In this context, the anionic clays of the type Layered Double Hydroxides (LDH), which are easy to obtain, low cost and high surface area which makes these materials promising as adsorbents of pollutants in aqueous medium. Then, in the present study, LDH [Co-Al-NO3] and [Zn-Al-NO3] were synthesized by the co-precipitation method at constant pH 8.0 ± 0.5. Subsequently, these materials were characterized structurally and morphologically and then applied as adsorbents of the drugs (Diclofenac and Ibuprofen) present in contaminated waters. LDH [Co-Al-NO3] used as an adsorbent for Diclofenac showed adsorption kinetics adjusted to the pseudosecond order model (R2 = 0.994), and the Freundlich isotherm (R2 = 0.991). The adsorption of Ibuprofen in LDH[Zn-Al-NO3] also adjusted to the pseudosecond order kinetic model (R2 = 0.994) and to the Freundlich model (R2 = 0.993) predominantly in relation to the Langmuir model (R2 = 0.9145). Physical adsorption favors the regeneration of the lamellar structure after the LDH under goes a heat treatment, and can be applied again to the process. In addition, the factorial design (23) of the adsorption of Ibuporphene showed that the highest removal rate of 76% (4.074 mg g-1) was obtained using 150 mg of LDH [Zn-Al-NO3], 20 mg L-1 of Ibupofen and pH 6. Therefore, the results indicated that the adsorption methods proposed by the LDHs are promising for the removal of drugs (Diclofenac and Ibuprofen) present in contaminated water and effluents.CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoTrabalho de Conclusão de Curso (Graduação)Métodos alternativos para a remoção de contaminantes emergentes, por meio do processo de adsorção vêm sendo intensamente estudados nos últimos anos. Poluentes como os fármacos Diclofenaco (DCF) e Ibuprofeno (IBU) da classe Anti-Inflamatórios Não Esteroides (AINEs), por não necessitarem de receita médica para aquisição, possuem uso bastante difundido no Brasil e no mundo, estando no grupo de medicamentos mais encontrados em água de consumo humano, águas superficiais, esgotos brutos e efluentes de Estações de Tratamento de Esgoto (ETEs), gerando assim preocupações relacionadas a questões de saúde pública e equilíbrio ecológico dos ecossistemas. Nesse contexto, surgem as argilas aniônicas do tipo Hidróxidos Duplos Lamelares (HDL), os quais apresentam facilidade de obtenção, baixo custo e alta área superficial o que torna esses materiais promissores como adsorventes de poluentes em meio aquoso. Então, no presente estudo realizou-se a síntese dos HDL [Co-Al-NO3] e [Zn-Al-NO3] pelo método da co-precipitação a pH constante 8,0 ± 0,5. Posteriormente, esses materiais obtidos foram caracterizados estruturalmente e morfologicamente e testados como adsorventes dos fármacos (Diclofenaco e Ibuprofeno) presentes em águas contaminadas. O HDL[Co-Al-NO3] usado como adsorvente para o Diclofenaco apresentou uma cinética de adsorção ajustada ao modelo pseudosegunda ordem (R2=0,9936), e à isoterma de Freundlich (R2 = 0,9909). A adsorção de Ibuprofeno em HDL [Zn-Al-NO3], também se ajustou ao modelo cinético pseudosegunda ordem (R2=0,9945), e ao modelo de Freundlich (R2= 0,9931) predominantemente em relação ao modelo de Langmuir (R2= 0,9145). A adsorção física favorece a regeneração da estrutura lamelar após o tratamento térmico do HDL, podendo ser aplicado novamente ao processo. Ademais, o planejamento fatorial (23) da adsorção de Ibuporfeno, demonstrou que a maior taxa remoção de 76% (4,0740 mg g-1) foi obtida quando utilizou-se 150 mg de HDL[Zn-Al-NO3], 20 mg L-1 de Ibupofeno e pH 6. Portanto, os resultados obtidos nesse trabalho indicaram que os métodos de adsorção pelos HDL propostos são promissores para a remoção dos fármacos (Diclofenaco e Ibuprofeno) presentes em águas contaminadas e efluentes