Cinética y equilibrio de adsorción de un sorbente carbonoso bifuncionalizado para la remoción de fármacos

DEIDAMIA PAREDES; MELISA LEPEZ; MABEL VEGA; JUAN CRUZ VILLAFRANCA; MARTINIS, ESTEFANÍA M.

San José

Congreso; ?X Congreso Iberoamericano de Ingeniería de Proyectos?; 2022

Los materiales de carbono presentan una amplia variedad de propiedades que los hace insustituibles en campos de aplicación muy diferentes, entre ellos la obtención de adsorbentes. La adsorción ha surgido como una de las técnicas de remoción de analitos de diferente naturaleza muy aplicada debido a la posibilidad de disponer de sorbentes de gran área superficial y de la facilidad de control de la distribución del tamaño de los poros y su posible funcionalización. Los geles orgánicos han llamado la atención debido a las propiedades de estabilidad química, características de textura, resistencia mecánica y la posibilidad de obtener diferentes formas de los productos, resultando ser adsorbentes eficaces y caracterizarse por una mejor capacidad de adsorción que los carbones activos de uso convencional. La adsorción es, por lo tanto, una de las principales áreas de aplicación de aerogeles de carbono y xerogeles, materiales mesoporosos obtenidos por polimerización sol-gel de derivados fenólicos y formaldehído en agua desionizada, utilizando un catalizador ácido o alcalino. La presencia de heteroátomos en estos materiales de carbono permite controlar sus propiedades electrónicas. Además, los carbones dopados bifuncionalmente o multifuncionalmente han surgido recientemente como materiales muy prometedores para diversas aplicaciones. Por ejemplo, se han observado efectos sinérgicos interesantes al combinar azufre y nitrógeno como dopantes. Los productos farmacéuticos, son un amplio grupo de compuestos químicos, utilizados en gran cantidad y variedad. Luego de su administración son absorbidos y metabolizados por el organismo y finalmente excretados alcanzando los sistemas acuáticos, en forma continua, detectándose incluso después de tratamientos terciarios de las aguas residuales. Los fármacos más utilizados a nivel mundial son los analgésicos, antihipertensivos y antimicrobianos. La cafeína junto al paracetamol son productos farmacéuticos altamente difundidos, propuestos como marcadores de la contaminación humana. Investigaciones acerca de la presencia de los productos farmacéuticos, en los cuerpos de agua destacan al proceso de adsorción como una alternativa eficiente de remoción de contaminantes orgánicos, debido a su bajo costo y simplicidad de diseño. En estudios previos se determinaron las variables óptimas del proceso de síntesis del sorbente funcionalizado con tiourea y de adsorción de cafeína y paracetamol en flujo continuo. Se demostró una eficacia notable de los xerogeles de carbono resorcinol:tiourea 50:50 para la remoción de ambos fármacos. En el presente trabajo se desarrolló una nueva metodología que permite la determinación de fármacos en agua mediante sorción sobre materiales carbonosos funcionalizados. Para el escalado de este proceso se requieren modelos cinéticos y de equilibrio para cada pareja adsorbato-adsorbente. Para lo cual se investigó la dependencia de la adsorción de los fármacos en función del tiempo en una solución de cafeína o paracetamol conteniendo 42 mg L-1 y 20 mg L-1 respectivamente, en equilibrio con 50 mg de sorbente. Las suspensiones se mantuvieron en agitación constante hasta alcanzar el equilibrio de adsorción. Las muestras, tomadas cada 5 minutos, se centrifugaron a 1000 rpm. La lectura de absorbancia de la solución sobrenadante, se realizó con un espectrofotómetro SHIMADZU UV-1800. Se determinaron los modelos de mejor ajuste para describir el comportamiento de los datos experimentales.