ISBN 978-85-85905-10-1
Área
Ambiental
Autores
Galvan, F.B. (UNIOESTE/TOLEDO) ; Rosa, M.F. (UNIOESTE/TOLEDO)
Resumo
Este trabalho investigou a fotoestabililidade em solução aquosa do antibiótico cefalexina (CFX) por meio da irradiação das amostras com luz UV,e o efeito da concentração de peróxido de hidrogênio e do pH na cinética de degradação. Foram estudados três diferentes pH’s (4,7 e 10) e concentrações de peróxido de hidrogênio (500,1000 e 1500 mg/L).Os experimentos foram acompanhados por espectrofotometria na região do UV-vis,observando-se a intensidade da banda centrada em 262 nm para se traçar os gráficos de ln(A0/A) vs. tempo.Observou-se pela análise dos gráficos que as melhores condições encontradas para o processo de fotodegradação foram pH 10 e [H2O2]=1000 mg/L, que apresentou constante de velocidade (k) de 28x10-4 min-1.
Palavras chaves
CONTAMINANTES EMERGENTES; QUÍMICA AMBIENTAL; FOTODEGRADAÇÃO
Introdução
A contaminação de ambientes aquáticos causam efeitos indesejáveis à biota do ecossistema, prejudicando a qualidade da água e a abundância de alguns organismos. A fonte de poluição pode ser proveniente de diversas atividades antrópicas, as quais podem ser evidenciadas pela presença de contaminantes nos meios aquáticos. Uma classe especial de contaminantes, denominada de contaminantes emergentes, vem recebendo grande atenção atualmente, como evidenciada no número 738 de 2013 da Revista de Química Industrial. Os contaminantes emergentes são aqueles provenientes de produtos tais como, fármacos e produtos de higiene pessoal, e cujos efeitos ao ecossistema eram desprezados. Por se tratar de uma contaminação cujos estudos ainda são recentes elas não são abordadas nas legislações vigentes. Estudos revelam que, dentre contaminantes de origem farmacológica, aproximadamente 15% dos fármacos detectados no meio ambiente são da classe dos antibióticos (ARAUJO, 2009). A presença de antibióticos em ambientes aquáticos durante um longo período de tempo, mesmo que em baixas concentrações, resultam em diferentes efeitos que podem prejudicar o equilíbrio ambiental, uma vez que estes fármacos não são suficientes para inibir ou matar todas as bactérias sensíveis ao ativo, podendo levar ao desenvolvimento de cepas bacterianas resistentes (KUMMERER, 2008). Este trabalho tem por objetivo investigar o processo de degradação da CFX pelo emprego da luz UV, processo fotolítico, e pela ação da luz UV e do catalisador peróxido de hidrogênio, processo fotocatalítico, uma vez que não foram encontrados na literatura consultada trabalhos tratando deste tema. Objetiva-se também verificar a dependência do pH e da concentração do H2O2 na cinética do processo degradativo.
Material e métodos
A solução-mãe de CFX foi preparada dissolvendo-se 0,2 g do princípio ativo, de grau farmacêutico, em 100 mL de água destilada obtendo-se uma solução de concentração equivalente a 2,0 g/L. A solução foi submetida ao ultrassom por 60 min a fim de garantir o máximo de solubilidade e a eliminação de bolhas de ar. Foi traçada uma curva de calibração para o intervalo de concentração de 5 mg/L até 50 mg/L, tendo apresentado linearidade no intervalo estudado. Escolheu-se a concentração de 50mg/L para a preparação das soluções de CFX a serem irradiadas, visto que nesta concentração apresentou absorvância próximo de 1,0. Para o ajuste de pH nos valores de 4, 7 e 10 utilizaram-se soluções de HCl 0,01 mol/L e NaOH 0,01 mol/L. O pH inicial das soluções foi determinado empregando-se um eletrodo de vidro combinado e um pHmetro. Foram empregadas as concentrações de 500 mg/L, 1000 mg/L e 1500 mg/L de peróxido de hidrogênio PA nos ensaios de irradiação. Previamente a adição, o peróxido de hidrogênio era dosado por titulação permanganométrica. Em cada experimento foram irradiados 200 mL de amostra durante 120 min em um fotorreator equipado com uma lâmpada de vapor de mercúrio de 125 W de potência como previamente descrito por SCHENEIDER et al. (p.63, 2014). Os experimentos foram acompanhados por espectrofotometria de UV‐vis, obtendo‐se os espectros de absorção em intervalos de 15 min, utilizando‐se para tal um espectrofotômetro T80+(PG Instruments) varrendo-se na região de 220 a 390 nm. Para a construção dos gráficos de ln(A0/A) vs tempo foram empregados os valores do máximo de absorção em 262 nm no tempo inicial (A0) e nos demais tempos (A). Os gráficos foram traçados empregando-se a planilha eletrônica Microsoft Excel®.
Resultado e discussão
Primeiramente foi investigada a dependência do pH no processo de fotodegradação do fármaco CFX. Para tanto foram preparadas soluções aquosas de CFX na concentração de 50 mg/L nos pH’s 4, 7 e 10. Calculando-se o percentual de redução da intensidade da banda centrada em 262 nm foram obtidos os valores de 10,63%, 10,18% e 9,28%, respectivamente para os pH's 4, 7 e 10. Como os valores de percentual de redução da absorvância foram comparáveis, decidiu-se iniciar os experimentos com a adição do catalisador H2O2 mantendo-se o pH fixo em 10. Foram utilizadas as concentrações de 500, 1000 e 1500 mg/L de H2O2. A figura 1 mostra o resultado dos experimentos de fotocatálise utilizando-se uma concentração de H2O2 de 1000 mg/L. É possível observar na figura 1 a existência de um ponto isosbéstico centrado em aproximadamente 341 nm, indicativo de que há a conversão de uma estrutura em outra sem a presença de uma terceira forma. Para a determinação das constantes de velocidade (k) segundo uma cinética de primeira ordem (ou pseudo-primeira ordem) foram traçados os gráficos de ln(A0/A) em função do tempo para todos os experimentos realizados, acompanhando-se o comportamento da banda em 262 nm (figura 2). Como pode ser observado na figura 2, todos os experimentos apresentaram ajuste linear dos pontos experimentais, a exceção do experimento com adição de 1500 mg/L de H2O2. Comparando-se os experimentos, verifica-se que a cinética de degradação da amostra com a presença de 1000 mg/L de H2O2 possui k da ordem de 28x10-4 min-1 (R2 = 0,9995), valor 3,5 vezes superior ao processo fotolítico em pH=10 na ausência de catalisador.
Espectros de absorção da CFX em função do tempo de irradiação
Ajustes lineares e polinomial dos pontos do gráfico de ln(A0/A) vs tempo (min) para as amostras com concentrações distintas de peróxido de hidrogênio
Conclusões
No estudo de fotodegradação do fármaco CFX em solução aquosa em pH=10 e na presença de 1000 mg/L de H2O2 foi observado um processo cujos pontos experimentais se ajustam a uma cinética de primeira ordem (ou pseudo-primeira ordem) com k=28x10-4 min-1. Esta constante foi 3,5 vezes superior aquela determinada para o processo fotolítico em pH=10 (k=8x10-4 min-1). Pelos estudos até agora conclui-se que o H2O2 possui papel fundamental no processo de degradação. A continuação do projeto dar-se-á pela execução dos experimentos com H2O2 nos pH's 4 e 7, e depois com a adição dos catalisadores TiO2 e ZnO.
Agradecimentos
Os autores agradecem a CAPES e a Fundação Araucária pelo auxílio financeiro.
Referências
ARAUJO, A. N. et al. Ecotoxicological aspects related to the presence of pharmaceutical in the aquatic environment. Journal of Hazardous Materials, 2010, v. 175, 45-95.
KÜMMERER, K. The presence of pharmaceuticals in the environment due to human use – present knowledge and future challenges. Journal of Environment Management, 2009, v. 90, 2354-2366.
SCHNEIDER, M. V. et al. Degradação fotocalítica de bentazona com TiO2. Engenharia Sanitária e Ambiental [online], 2014, v.19, n.1, 61-66.
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