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dc.creatorCôrtes, Patrick Ruam Bredow
dc.date.accessioned2025-12-15T17:35:19Z
dc.date.available2025-12-15
dc.date.available2025-12-15T17:35:19Z
dc.date.issued2024-02-23
dc.identifier.citationCÔRTES, Patrick Ruam Bredow. O papel da água na adsorção do diclofenaco em nanotubos de carbono. 2024. 73 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Instituto de Física e Matemática, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2024.pt_BR
dc.identifier.urihttp://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/handle/prefix/19042
dc.description.abstractEmerging Contaminants (ECs) are a special class of pollutants that are not removed from water by methods currently used in treatment for human use. Furthermore, these compounds do not yet have specific regulations regarding the maximum concentration allowed in water resources, making their disposal in nature a serious problem. However, ECs are essential compounds for the functioning of society as we know it today. Examples include agrochemicals, personal care products, pharmaceuticals, caffeine, and other molecules. Although they are necessary for society, there is a growing number of studies pointing out the dangers of the presence of ECs in the environment. The occurrence of pharmaceuticals in water, for example, is known to be harmful to aquatic biota. In particular, the drug diclofenac stands out, a non-steroidal anti-inflammatory drug that, because it is relatively cheap and does not require a medical prescription to purchase, is widely used to treat pain and inflammation resulting from injuries. However, its presence in water bodies, caused by incorrect disposal of medicines and even human excrement, has already been proven to be harmful to some species of fish and aquatic biota. Carbon nanotubes (CNTs) have promising applications for removing the drug diclofenac potassium from water through the adsorption process. To clarify this process, studies were conducted with Classical Molecular Dynamics to evaluate how CNT geometry factors affect the interaction between the nanotube and diclofenac. A series of simulations were carried out varying the diameter, length, number of walls of the nanotubes and the distribution of water within them. The analyzes carried out on the trajectories resulting from the simulations consist of calculations of the radial position of diclofenac over time and the position of the molecule along the axial axis of the nanotube as this radial distance decreases and analyzes of the distribution and density of water around the CNTs and the diclofenac. For single-walled nanotubes (SWCNTs), it is noted that adsorption occurs faster the larger the radius of the nanotube. It was found that the drug performs a random walk through the simulation box until it “encounters” the CNT, which explains the faster adsorption for cases with a larger adsorbent surface area as a purely statistical consequence. On the other hand, double-walled nanotubes (DWCNTs) with the same external radius as the largest SWCNTshowed worse results, being less favorable for adsorption. Evidence indicates that the water structure around the DWCNT acts as a barrier to the pollutant’s approach to the nanomaterial wall - thus, one way to improve adsorption may be to functionalize the CNT surface to reduce the barrier generated by structured water. These results assist in the design of highly efficient membranes for removing emerging contaminants from water.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Pelotaspt_BR
dc.rightsOpenAccesspt_BR
dc.subjectPoluentes emergentespt_BR
dc.subjectDiclofenaco potássicopt_BR
dc.subjectNanotubos de carbonopt_BR
dc.subjectDinâmica molecular clássicapt_BR
dc.subjectEmerging contaminantspt_BR
dc.subjectDiclofenac potassiumpt_BR
dc.subjectCarbon nanotubespt_BR
dc.subjectClassical molecular dynamicspt_BR
dc.titleO papel da água na adsorção do diclofenaco em nanotubos de carbonopt_BR
dc.title.alternativeThe role of water in the adsorption of diclofenac on carbon nanotubespt_BR
dc.typemasterThesispt_BR
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0001-9611-4755pt_BR
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/7240508586070226pt_BR
dc.contributor.advisorIDhttps://orcid.org/0000-0002-8025-6529pt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/9477024092198309pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Köhler, Mateus Henrique
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5754140057757003pt_BR
dc.description.resumoContaminantes 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.pt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Físicapt_BR
dc.publisher.initialsUFPelpt_BR
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRApt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.rights.licenseCC BY-NC-SApt_BR
dc.contributor.advisor1Bordin, José Rafael
dc.subject.cnpq1FISICApt_BR
dc.subject.cnpq3DINAMICA DOS CORPOS RIGIDOS, ELASTICOS E PLASTICOSpt_BR


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