O papel da água na adsorção do diclofenaco em nanotubos de carbono
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2024-02-23Metadatos
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Contaminantes Emergentes (CEs) são uma classe especial de poluentes que não são re movidos da água pelos métodos utilizados atualmente no tratamento para o uso humano. Ademais, estes compostos não possuem ainda uma regulamentação específica quanto à concentração máxima permitida em recursos hídricos, tornando seu descarte na natureza um grave problema. Todavia, os CEs são compostos indispensáveis para o funcionamento da sociedade como conhecemos hoje. Exemplos incluem agroquímicos, produtos de cuidado pessoal, fármacos, cafeína, e outras moléculas. Conquanto sejam necessários para a sociedade, existe uma crescente de estudos apontando os perigos da presença de CEs no meio ambiente. A ocorrência de fármacos na água, por exemplo, é conhecidamente prejudicial à biota aquática. Em especial, ressalta-se o fármaco Diclofenaco, um anti-inflamatório não- esteroide que por ser relativamente barato e não necessitar de prescrição médica para compra, é amplamente empregado para tratar dores e inflamações decorrentes de lesões. No entanto, sua presença em corpos hídricos, causada por descarte errôneo de medicamentos e mesmo por excrementos humanos, já é comprovada como prejudicial à algumas espécies de peixes e à biota aquática. Nanotubos de carbono (CNTs) possuem promissoras aplicações para a remoção do fármaco Diclofenaco Potássico da água por meio do processo de adsorção. Para clarificar este processo, foram conduzidos estudos com Dinâmica Molecular Clássica para avaliar como fatores da geometria dos CNTs afetam a interação entre o nanotubo e o diclofenaco. Realizou-se uma série de simulações variando-se o diâmetro, comprimento, número de paredes dos nanotubos e a distribuição de água dentro dos mesmos. As análises feitas nas trajetórias resultantes das simulações consistem em cálculos da posição radial do diclofenaco ao longo do tempo e posição da molécula pelo eixo axial do nanotubo a medida que essa distância radial diminui e análises de distribuição e densidade de água ao redor dos CNTs e do diclofenaco. Para nanotubos de uma parede (SWCNTs) nota-se que a adsorção acontece mais rapidamente quanto maior é o raio do nanotubo. Constatou-se que o fármaco realiza uma caminhada aleatória pela caixa de simulação até que “encontre” o CNT, o que explica a adsorção mais rápida para casos com maior área superficial de adsorvente como uma consequência puramente estatística. Por outro lado, nanotubos de duas paredes (DWCNTs) com o mesmo raio externo que o maior SWCNT apresentaram piores resultados, se mostrando menos favorável para a adsorção. As evidências indicam que a estrutura da água em torno do DWCNT atua como uma barreira para a aproximação do poluente da parede do nanomaterial - assim, uma forma de melhorar a adsorção pode ser funcionalizar a superfície do CNT para diminuir a barreira gerada pela água estruturada. Esses resultados auxiliam no desenho de membranas altamente eficientes para a remoção de contaminantes emergentes da água.