Adsorção de ciprofloxacino e norfloxacino em solução aquosa por carvão ativado produzido a partir da casca do cupuaçu (theobroma grandiflorum)

O uso extensivo de antibióticos tem causado diversas consequências negativas para o meio ambiente e a saúde humana. As fluoroquinolonas (FQs), presentes no ambiente aquático, são especialmente preocupantes. Este estudo investigou a remoção de ciprofloxacino (CIP) e norfloxacino (NOR) de soluções aquosas utilizando carvão ativado derivado da casca do cupuaçu (CAC), um adsorvente não convencional e de baixo custo. O CAC foi caracterizado fisico-quimicamente e os experimentos de adsorção seguiram o planejamento de BoxBehnken, avaliando os efeitos do tempo de contato, concentração de adsorvato e dosagem de adsorvente sobre a remoção e capacidade de adsorção de CIP e NOR. As condições ótimas do processo de adsorção foram determinadas pela função de desejabilidade, e sob essas condições foram realizados os experimentos cinéticos, isotérmicos e termodinâmicos de adsorção. O CAC apresentou um rendimento similar (50,22%) ao de outros carvões ativados com H3PO4, baixa umidade (4,81%) e cinzas (4,27%). Grupos funcionais ácidos foram identificados no CAC em maior quantidade (3,982 mg Eq/g) do que os básicos (0,092 mg Eq/g), e o pHPcz encontrado foi de 3,85. Uma alta área superficial foi quantificada (1335,66 m²/g), com volume e diâmetro médio de poros de 0,753 cm³/g e 2,206 nm, respectivamente. Devido às características zwiteriônicas de CIP e NOR, a adsorção foi mais eficiente em pH 5,0. Nessa condição, o CAC assume um caráter básico e como as moléculas de CIP e NOR estão predominantemente em suas formas catiônicas, a interação eletrostática é facilitada. As condições ótimas para a adsorção de CIP foram: tempo de 266,40 min, concentração de 192 mg/L e dosagem de 0,57 g/L; para NOR, 273,60 min, 186 mg/L e 0,55 g/L. O modelo de pseudo-segunda ordem (PSO) e o modelo de resistência à transferência de massa externa (EMTR) melhor ajustaram-se aos dados experimentais, indicando que a difusão de massa externa foi a etapa controladora da adsorção. O modelo de Langmuir indicou que a adsorção ocorreu em monocamada, com capacidades de adsorção de CIP de 6,02 mg/g e NOR de 5,70 mg/g. A análise termodinâmica revelou que a adsorção de CIP e NOR em CAC envolve predominantemente fisissorção. O mecanismo sugerido para a adsorção de CIP e NOR em CAC pode envolver forças eletrostáticas, interações π-π e ligações de hidrogênio. A regeneração do CAC foi mais eficaz com NaOH, mas após dois ciclos de utilização, a porcentagem de remoção de CIP e NOR diminui para menos de 50%. Assim, o CAC se mostrou um adsorvente eficaz e de baixo custo para a remoção de CIP e NOR, contribuindo também para o reaproveitamento da biomassa do cupuaçu