Adsorción de compuestos fenólicos de uso farmacéutico sobre carbones activados granulares con diferente química superficial: aspectos termodinámicos de las interacciones sólido – líquido

Abstract

Se realiza la adsorción de fenol, ácido salicílico acetaminofén, metilparabeno y triclosán (compuestos fenólicos) sobre carbones activados con diferente química superficial en soluciones acuosas con diferente temperatura, pH y fuerza iónica; se analiza el equilibrio de adsorción y datos calorimétricos con el objetivo de determinar el efecto del sustituyente sobre la capacidad de adsorción. Los datos de equilibrio se ajustaron a los modelos de Langmuir, Freundlich, Sips y Redlich-Peterson; los resultados indican que la adsorción de los compuestos fenólicos de análisis sobre carbón activado son procesos heterogéneos debido al tipo de adsorbente usado y las interacciones formadas en el sistema. Se determinó que el proceso de adsorción se desfavorece con el cambio de pH y fuerza iónica. Para el proceso llevado a cabo en agua se determinó que la capacidad adsorbida de cada compuesto fenólico disminuye 0.02 mmoles g-1 por cada gramo adicional presente en el sustituyente que acompaña al anillo fenólico; la máxima capacidad de adsorción determinada corresponde a la adsorción de fenol en el carbón activado CAR1073 (Q=2.60 mmol g-1). A partir de datos calorimétricos y cálculos termodinámicos se determinó que las entalpías de interacción adsorbato-adsorbente varian entre -20.0 J g-1 y 45.0 J g-1, mientras que el cambio en la entalpía asociado a interacciones con los sustituyentes está entre -1.00 y -31.3 J g-1 para el ácido carboxílico, entre -12.1 y 5.56 J g-1 para la amida y entre 0.40 y -33.0 J g-1para el grupo éster.

Abstract: Adsorption of phenol, salicylic acid, acetaminophen, methylparaben and triclosan (phenolic compounds) on activated carbons with different surface chemistry in aqueous solutions with different temperature, pH and ionic strength were carried out; the equilibrium of adsorption and calorimetric data is analyzed in order to determine the effect of the substituent on the adsorption capacity. The equilibrium data were adjusted to the Langmuir, Freundlich, Sips and Redlich-Peterson models; the results indicate that the adsorption of the phenolic compounds on activated carbon are heterogeneous processes due to the type of adsorbent used and the interactions formed in the system. It was determined that the adsorption process is disadvantageous with the change in pH and ionic strength. For the process carried out in water, it was determined that the adsorbed capacity of each phenolic compound decreases 0.02 mmoles g-1 for each additional gram present in the substituent that accompanies the phenolic ring; the maximum adsorption capacity determined corresponds to the adsorption of phenol on activated carbon CAR1073 (Q = 2.60 mmol g-1). From calorimetric data and thermodynamic calculations, it was determined that enthalpies of adsorbate-adsorbent interactions varies between -20.0 J g-1 and 45.0 J g-1, while the change in enthalpy associated with substituents interactions are between -1.00 and -31.3 J g-1 for the carboxylic acid, for amide group between -12.1 and 5.56 J g-1 and between 0.40 and -33.0 J g-1 for the ester group.