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Tipo de Documento: Tese
Título: Remoção de poluentes emergentes por adsorventes desenvolvidos a partir de resíduo sólido de estação de tratamento de água
Título(s) alternativo(s): Removal of emerging pollutants using adsorbents developed from water treatment plant solid waste
Autor(es): Fernandes, Erica Porto
Data do documento: 27-Mar-2026
Orientador: Sussuchi, Eliana Midori
Resumo: O aumento da presença de compostos farmacêuticos em ambientes aquáticos, têm causado impactos ambientais significativos. Métodos convencionais de tratamento enfrentam desafios em escala industrial, enquanto adsorventes abundantes e de baixo custo, como resíduos de processos industriais, oferecem uma alternativa sustentável para a remoção de fármacos. Neste estudo, materiais adsorventes foram desenvolvidos a partir de lodo gerado pelo sistema de tratamento de água de uma usina termelétrica. Foram realizados estudos de adsorção com o resíduo após lixiviação (RPL), quimicamente modificado (RMQ) e modificado termicamente (RMT). Os materiais foram aplicados para a remoção de ibuprofeno, diclofenaco, hidroxicloroquina e losartana em meio aquoso. Foram realizadas diferentes técnicas de caracterizações dos adsorventes. A fluorescência de raios X (FRX), revelou a presença de Si, Al e Fe como os elementos predominantes. A espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) revelou bandas vibracionais associadas a Si-O-Si, Si-O-Al, Si-O, Si-OH e CH₂, a difratometria de raios X (DRX) indicou padrões semelhantes entre os materiais, com fases cristalinas como SiO2 e NaAlSi₃O₈. A modificação química do resíduo promoveu um aumento moderado da área superficial e levou a uma melhoria na eficiência de remoção dos fármacos, com valores superiores a 70,00 %. As capacidades de adsorção obtidas nos estudos de adsorção em batelada foram de 101,43 mg g-1 para losartana em pH 7,08, 40 mg de adsorvente,73,77 mg g-1 para diclofenaco em pH 6,77, 40 mg de adsorvente, 24,81 mg g-1 para ibuprofeno em pH 7,08, 40 mg de adsorvente e 39,25 mg g -1 para a hidroxicloroquina em pH 7,43 e 60 mg de adsorvente. As capacidades de adsorção obtidas nos estudos de adsorção em coluna de leito fixo foram 46,71, 51,70, 44,86 e 20,43 mg g -1 para a hidroxicloroquina, losartana, diclofenaco e ibuprofeno respectivamente. A regeneração química dos adsorventes permitiu a reutilização destes para a maioria dos fármacos, embora tenha sido observada uma redução da capacidade adsortiva após ciclos sucessivos. A degradação eletroquímica dos fármacos foi evidenciada pela redução dos picos anódicos característicos nos voltamogramas, evidenciando a redução da concentração das espécies eletroativas em solução. Testes de ecotoxicidade usando as soluções dos fármacos resultaram em valores de EC₅₀,₄₈ₕ de 3,81, 24,11, 175,50 e 53,92 mg L-1 para a hidroxicloroquina, diclofenaco, losartana e ibuprofeno, respectivamente. Os resultados obtidos nos estudos realizados demonstraram a viabilidade de utilização do resíduo por apresentar eficiência de remoção dos fármacos, viabilidade para escala industrial além disso o aproveitamento desse resíduo pode promover a diminuição de seus impactos ambientais.
Abstract: The increasing presence of pharmaceutical compounds in aquatic environments has caused significant environmental impacts. Conventional treatment methods face challenges at the industrial scale, while abundant and low-cost adsorbents, such as industrial process residues, offer a sustainable alternative for the removal of pharmaceuticals. In this study, adsorbent materials were developed from sludge generated by the water treatment system of a thermoelectric power plant. Adsorption studies were carried out using unmodified sludge (RPL), chemically modified sludge with dodecyl trimethylammonium chloride (RMQ), and thermally modified sludge (RMT). The materials were applied for the removal of ibuprofen, diclofenac, hydroxychloroquine, and losartan in aqueous medium. Different characterization techniques were performed for the adsorbents. X-ray fluorescence (XRF) revealed the presence of Si, Al, and Fe as the predominant elements. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) showed vibrational bands associated with Si-O-Si, Si-O-Al, Si-O, Si-OH, and CH₂ groups, while X-ray diffraction (XRD) indicated similar patterns among the materials, with crystalline phases such as SiO₂ and NaAlSi₃O₈. The chemical modification of the residue promoted a moderate increase in surface area and led to an improvement in the removal efficiency of the pharmaceuticals, with values higher than 70.00%.The adsorption capacities obtained in batch adsorption studies were 101.43 mg g-1 for losartan, 73.77 mg g-1 for diclofenac, 24.81 mg g-1 for ibuprofen, and 39.25 mg g-1 for hydroxychloroquine. In fixedbed column adsorption studies, the adsorption capacities were 46.71, 51.70, 44.86, and 20.43 mg g-1 for hydroxychloroquine, losartan, diclofenac, and ibuprofen, respectively. Chemical regeneration of the adsorbents allowed their reuse for most pharmaceuticals, although a reduction in adsorption capacity was observed after successive cycles. The electrochemical degradation of the pharmaceuticals was evidenced by the reduction of the characteristic anodic peaks in the voltammograms, indicating a decrease in the concentration of electroactive species in solution. Ecotoxicity tests using pharmaceutical solutions resulted in EC50,48 h values of 3.81, 24.11, 175.50, and 53.92 mg L-1 for hydroxychloroquine, diclofenac, losartan, and ibuprofen, respectively. The results obtained in this study demonstrated the feasibility of using this residue due to its efficiency in removing pharmaceuticals and its potential applicability at an industrial scale. Furthermore, the reuse of this residue may contribute to reducing its environmental impacts.
Palavras-chave: Fármacos
Adsorção
Lodo de ETA
Remediação ambiental
Pharmaceuticals
Adsorption
Water treatment plant sludge
Environmental remediation
área CNPQ: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Agência de fomento: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
Idioma: por
Sigla da Instituição: Universidade Federal de Sergipe (UFS)
Programa de Pós-graduação: Pós-Graduação em Química
Citação: FERNANDES, Erica Porto. Remoção de poluentes emergentes por adsorventes desenvolvidos a partir de resíduo sólido de estação de tratamento de água. 2026. 159 f. Tese (Doutorado em Química) — Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, 2026.
URI: https://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/25394
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