Vermiculitas organofílicas como adsorventes para diclofenaco de sódio

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Materiais

Autores

P. N. da Silva, A. (UFPB) ; B. França, D. (UFPB) ; P. da Costa, D. (UFPB) ; G. da Fonseca, M. (UFPB)

Resumo

O fármaco diclofenaco de sódio (DFNa) não é eliminado completamente pelas rotas de tratamento de águas. Neste trabalho vermiculitas organofílicas foram sintetizadas através de reação assistida por micro-ondas (50 °C por 5 min) com o surfactante brometo de tetradeciltrimetilamônio (C14), nas proporções de 100 e 200% da capacidade de troca catiônica (CTC), para aplicação na adsorção do (DFNa). As caracterizaões por difratometria de raios X, espectroscopia na região do infravermelho, análise termogravimétrica e de absorção molecular no UV-vis apontaram para a incorporação dos surfactantes à estrutura do argilomineral, bem como uma boa afinidade para interação com o fármaco, que apresentou melhor desempenho em pH 8 e para o sólido obtido com a maior proporção da CTC.

Palavras chaves

Vermiculita organofílica; Adsorção; Diclofenaco

Introdução

O diclofenaco de sódio é um fármaco anti-inflamatório não-esteroidal amplamente consumido, classificado como contaminante emergente que se destaca por ser o poluente farmacêutico mais comumente detectado no meio ambiente (BEEK et al., 2015; HE et al, 2017 ), e requer atenção devido à baixa biodegradabilidade nas estações de tratamento de água residual o que resulta em baixas taxas de eliminação durante o tratamento biológico de efluentes. Uma alternativa para impedir que esse contaminante chegue as matrizes aquáticas, ou solo, seria o acoplando a um sistema que possa ser separado antes do efluente ser recolocado no meio ambiente (BEEK et al, 2015). Uma matriz aplicável nesse tipo de sistema para remoção de contaminantes por adsorção são os argilominerais (BRITO et al, 2018). Dentre os argilominerais, a vermiculita destaca-se pela sua capacidade de troca catiônica, conferindo ao argilomineral novas propriedades. Essa troca pode ocorrer com cátions orgânicos ou inorgânicos, de forma que a troca por sais orgânicos é estável e termodinamicamente irreversível e é geralmente proposta para aumentar a capacidade de adsorção de poluentes orgânicos (HE et al, 2014). Diante disso, a troca do íon interlamelar por um surfactante confere ao argilomineral um caráter hidrofóbico e modifica a forma de interação deste com líquidos aquosos e não aquosos, o que permite uma vasta aplicação de argilominerais organofílicos (SU et al., 2016). Nesta perspectiva, o presente trabalho teve como objetivo sintetizar, por meio de aquecimento por micro-ondas, vermiculitas organofilicas (V_Org), modificadas com o surfactante brometo de tetradeciltrimetilamônio, variando as concentrações nas proporções de 100 e 200% da CTC, a fim de avaliar a interação deste sólido com o fármaco diclofenaco de sódio.

Material e métodos

Obtenção da vermiculita organofílica: A síntese dos derivados alquilamônio foi realizada conforme a metodologia empregada por (BRITO et al., 2018) a partir da dispersão da vermiculita sódica (VNa) em solução do surfactante brometo de tetradeciltrimetilamônio (C14) (Sigma-Aldrich/98-99%) em concentrações de 100 e 200% da capacidade de troca catiônica (CTC = 66,42 cmol(+)/kg). O sistema foi levado ao reator de micro-ondas (IS-TEC MW, modelo RMW-1/1100 W e 2,45 GHz) e aquecido a 50 °C por 5 min. Os sólidos obtidos foram separados por centrifugação, lavados com água destilada e secos a 55 °C. Ensaios de adsorção do fármaco: Os ensaios de adsorção foram feitos de acordo com o método anterior (BRITO et al., 2018) onde foi mensurada a influência de parâmetros como pH (6-8) e dosagem do adsorvente (10-150mg). Os testes foram realizados sob agitação a 140 rpm, 25 °C e 24 h, a partir da dispersão de uma certa quantidade das vermiculitas organofílicas em 20 mL da solução do diclofenaco 10 mg L-1. Após cada ensaio, os sólidos foram separados por centrifugação e a concentração foi determinada por espectroscopia de absorção molecular na região do UV-Vis utilizando um espectrômetro Shimadzu, modelo TCC-240 240) a 276 nm. Caracterizações: As medidas de difratometria de raios X realizadas em um difratômetro Shimadzu modelo XD3A com radiação Cu Kα), espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier/FTIR em um espectrofotômetro Shimadzu modelo IR Prestige-21 operando em modo reflectância.

Resultado e discussão

Os resultados de difratometria de raios X para VNa mostraram o pico de difração referente ao plano 001 em 2θ = 7,10º, equivalente a um espaçamento basal (d001) de 1,24 nm. Após a reação com o surfactante, as VOrg apresentam d001 iguais a 1,34 e 2,70 nm para V100% C14, e 1,40 e 2,84 nm para V200%C14 (figura 1) cujos valores indicam que o surfactante pode adotar arranjos em monocamada (d001 1,34-1,47 nm) e em parafina (d001 2,70~2,91 nm) na região interlamelar da vermiculita, em acordo com trabalhos anteriores (SU et al, 2016; ZHU et al., 2008). A modificação orgânica foi ainda verificada pelos resultados de análise termogravimétrica, na qual foi observado que incorporação do C14 no argilomineral foi dependente da proporção utilizada, sendo superior no sólido V200%C14 (31,4%) enquanto os espectros de infravermelho mostraram novas bandas em 2915 e 2856 cm-1 e 1488 e 1470 cm-1 associadas a estrutura do surfactante. Os ensaios de adsorção mostraram que a quantidade de fármaco retido na estrutura da vermiculita organofílica dependeu da quantidade de surfactante incorporada e do arranjo adotado pelos grupos orgânicos na região interlamelar. As vermiculitas organofílicas exibiram melhor adsorção em pH 8,0, sendo o percentual de remoção do fármaco igual a 89% e 98% para os sólidos V100%C14 e V200%C14, com massas de adsorventes de 125 e 25 mg, respectivamente (Figura 2). Em pH 8, o fármaco encontra-se majoritariamente na forma aniônica tendo em vista o pKa 4,1, o que sugere que a interação matriz/fármaco é majoritariamente eletrostática.

Difratogramas dos sólidos VNa, V100% C14 e V200% C14.


Ensaios de adsorção do diclorofenaco nos sólidos modificados em diferentes condições de (a) pH e (b) dosagem do sólido

Conclusões

A obtenção do argilomineral organoflilico em reação assistida por micro-ondas se mostrou uma rota rápida e eficiente, com tempo reacional de 5 min com a incorporação do surfactante brometo de tetradeciltrimetilamônio à estrutura da vermiculita. As organovermiculitas exibiram diferentes desempenhos de adsorção que se mostraram diretamente dependentes do pH do sistema e da quantidade de surfactante incorporada.

Agradecimentos

Á Universidade Federal da Paraíba Ao CNPq e CAPES.

Referências

BEEK, T.; WEBER, F.-A.; BERGMANN, A.; GRÜTTNER, G.; CARIUS A. Pharmaceuticals in the Environment: Global Occurrence and Potential Cooperative Action Under the Strategic Approach to International Chemicals Management (SAICM). Umweltbundesamt, 67/2016, 2015.
BRITO D. F.; DA SILVA FILHO E. C.; FONSECA M. G.; JABER M. Organophilic bentonites obtained by microwave heating as adsorbents for anionic dyes, Journal of Environmental Chemical Engineering 6, 7080–7090, 2018.
HE, B.; WANG, J.; LIU, J.; HU, X. Eco-pharmacovigilance of non-steroidal anti-inflammatory drugs: necessity and opportunities. Chemosphere 181, 178-189, 2017.
HE, H.; MA, L.; ZHU, J.; FROST, R. L.; THENG, B. K. G.; BERGAYA, F. Synthesis of organoclays: A critical review and some unresolved issues. Applied Clay Science. 100, 22-28. 2014
SU, X.; MA, L.; WEI, J.; ZHU, R. Structure and thermal stability of organo-vermiculite. Applied Clay Science. 132–133, 261–266, 2016.
ZHU, R.; ZHU, L.; ZHU, J.; XU, L. et al. Structure of cetyltrimethylammonium intercalated hydrobiotite. Applied Clay Science 42, 224–231, 2008.