Estudo da degradação do propranolol por processo oxidativo avançado catalisado por óxido de grafeno magnético (OG-Fe3O4)

Abstract

O avanço da indústria farmacêutica reflete em preocupações ambientais, especialmente pela contaminação de corpos hídricos por compostos farmacêuticos ativos (CFAs). Métodos convencionais de tratamento de efluentes são pouco eficazes na remoção de compostos orgânicos em baixas concentrações, destacando a adsorção como uma alternativa de fácil manuseio e custo-benefício. No entanto, a adsorção não degrada os CFAs, podendo gerar poluição secundária, o que trouxe destaque para o estudo de Processos Oxidativos Avançados (POAs), como o processo Fenton e suas variantes. Recentemente, o óxido de grafeno (OG) combinado com nanomateriais de ferro tem se mostrado promissor para a degradação de poluentes, devido à sua alta eficiência catalítica e facilidade de separação por campos magnéticos. Diante deste contexto, este trabalho analisou a degradação do propranolol a partir do emprego de nanocatalisador de OG funcionalizado com magnetita (Fe3O4). O óxido de grafeno foi sintetizado utilizando o método de Hummers modificado e sua funcionalização foi realizada a partir da co-precipitação de nanopartículas de Fe₃O₄ na presença do OG. A caracterização do material sintetizado foi feita através de análises de microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (EDS), espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS), espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), difração de raios-X (DRX), pH de ponto de carga zero e curvas de histerese. Dois planejamentos fatoriais, 2³ com ponto central e 2² com ponto central, foram realizados para determinar as melhores condições para a condução dos estudos de degradação. Os dados de ambos os planejamentos foram tratados no software STATISTICA 12, onde foi visto inicialmente que as três variáveis eram significativas e, posteriormente, que a variável mais relevante para o processo foi o material desenvolvido. Foram avaliadas as cinéticas de adsorção e fotodegradação, onde foi visto que o esquema proposto foi capaz de degradar completamente o contaminante em 120 min. Os dados experimentais se ajustaram melhor aos modelos de pseudo-segunda ordem e Chan e Chu para as cinéticas de adsorção e fotodegradação, respectivamente. Por último, foi realizado um estudo comparativo entre o processo proposto neste trabalho e três outros sistemas, sendo eles: fotólise por UV-C e foto-Fenton utilizando as fontes de radiação LED e UV-A. Neste estudo, foi verificado que o esquema proposto por este trabalho apresentou melhor eficiência de remoção. Sendo assim, pode-se concluir que o material desenvolvido neste trabalho apresentou um bom desempenho no processo de remoção e degradação do contaminante analisado, mostrando-se uma alternativa promissora aos métodos convencionais.