Evaluation of different biomass-based materials for removal of sertraline from water

Mestrado de dupla diplomação com a UTFPR, Universidade Tecnológica Federal do Paraná

With the rise in industrial and population growth, the influx of micropollutants into water bodies has increased, requiring effective removal strategies. Sertraline, an antidepressant, is highlighted as a specific micropollutant of interest due to its prevalence and potential harmful effects on the environment. This research aims to identify sertraline hydrochloride in an aqueous solution and evaluate the efficiency of drug removal using physically and chemically activated (ZnCl2) carbon derived from almond shells and walnut shells. The methodology involves the production of adsorbent materials, where the raw biomass undergoes a grinding process before being activated. For activated carbon production, the biomass was subjected to carbonization in a muffle furnace for 1.5 hours at 500°C. The chemically activated carbons were involved in an activation process with ZnCl2 in a 1:1:2 ratio (biomass: ZnCl2: H2O – mass ratio) for 24 hours at 25°C, followed by drying at 110°C and carbonization in a muffle furnace for 1.5 hours at 500°C. Production yield, pHpzc, functional groups, TGA and DTG, XRD, BET, SEM, and EDS characterized the activated carbons (CW, PW, CA, and PA). Then, they were subjected to kinetic tests at temperatures of 25°C, 35°C, and 45°C with 25g of adsorbent and 25 ml of adsorbate, with the chemically activated walnut shell carbon with ZnCl₂ (CW) being subjected to an isotherm removal test at 25°C, both tests with an initial sertraline concentration of 3ppm. The identification of sertraline hydrochloride was performed using HPLC-DAD, with a mobile phase composed of 40% water with 0.01% TFA and 60% acetonitrile. The retention time for sertraline hydrochloride was 2.47 minutes. CW activated carbon exhibited the best production yield (52.4%) and the highest removal efficiency (98.0%). Materials derived from walnut shells and almond shells can serve as adsorbents for removing sertraline hydrochloride in an aqueous solution, offering a sustainable approach to addressing water pollution.

Com o aumento do crescimento industrial e populacional, o descate de micropoluentes em corpos d’água tem aumentado, necessitando de estratégias eficazes de remoção. A sertralina, um antidepressivo, é destacada como um micropoluente específico de interesse devido à sua prevalência e potenciais efeitos nocivos ao meio ambiente. O objetivo da pesquisa é identificar o cloridrato de sertralina em solução aquosa e avaliar a eficiência de remoção do fármaco com carvão ativado fisicamente e quimicamente (ZnCl2) à base de casca de amêndoas e casca de noz. A metodologia envolve a produção dos materiais adsorventes, em que as biomassas in natura passaram por um processo de moagem, e para a produção do carvão ativado foram submetidas ao processo de carbonização em forno mufla por 1,5 hora à 500ºC, já os cavões ativados quimicamente foram envolvidos em um processo de ativação com ZnCl2 na proporção de 1:1:2 (biomassa: ZnCl2: H2O – proporção mássica) por 24 horas a 25ºC, em seguida foram secos a 110ºC e passaram por um processo de carbonização em forno mufla por 1,5 hora à 500ºC. Os carvões ativados (CW, PW, CA e PA) foram caracterizados quanto ao seu rendimento de produção, pHpzc, grupos funcionais, TGA e DTG, DRX, MEV e EDS, em seguida passaram por teste cinéticos em temperaturas de 25ºC, 35ºC e 45ºC com 25g de adsorvente e 25ml do adsorvato, e o carvão CW foi submetido ao teste de isoterma de remoção à 25ºC, ambos os ensaior fora feitos com concentração inicial de 3ppm. A identificação do cloridrato de sertralina ocorreu com HPLC-DAD, com fase móvel composta por 40% água com 0,01% de TFA e 60% acetonitrila. O tempo de retenção do cloridrato de sertralina é de 2,47 minutos. O carvão ativado CW apresentou melhor rendimento (52,42%) e melhor eficiência de remoção (97,96 %). Os materiais à base de casca de noz e casca de amêndoas podem servir como adsorventes para a remoção do cloridrato de sertralina em solução aquosa, oferecendo uma abordagem sustentável para enfrentar a poluição hídrica.