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O papel da água na adsorção do diclofenaco em nanotubos de carbono
| dc.creator | Côrtes, Patrick Ruam Bredow | |
| dc.date.accessioned | 2025-12-15T17:35:19Z | |
| dc.date.available | 2025-12-15 | |
| dc.date.available | 2025-12-15T17:35:19Z | |
| dc.date.issued | 2024-02-23 | |
| dc.identifier.citation | CÔRTES, 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.uri | http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/handle/prefix/19042 | |
| dc.description.abstract | Emerging 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.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | pt_BR |
| dc.language | por | pt_BR |
| dc.publisher | Universidade Federal de Pelotas | pt_BR |
| dc.rights | OpenAccess | pt_BR |
| dc.subject | Poluentes emergentes | pt_BR |
| dc.subject | Diclofenaco potássico | pt_BR |
| dc.subject | Nanotubos de carbono | pt_BR |
| dc.subject | Dinâmica molecular clássica | pt_BR |
| dc.subject | Emerging contaminants | pt_BR |
| dc.subject | Diclofenac potassium | pt_BR |
| dc.subject | Carbon nanotubes | pt_BR |
| dc.subject | Classical molecular dynamics | pt_BR |
| dc.title | O papel da água na adsorção do diclofenaco em nanotubos de carbono | pt_BR |
| dc.title.alternative | The role of water in the adsorption of diclofenac on carbon nanotubes | pt_BR |
| dc.type | masterThesis | pt_BR |
| dc.contributor.authorID | https://orcid.org/0000-0001-9611-4755 | pt_BR |
| dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/7240508586070226 | pt_BR |
| dc.contributor.advisorID | https://orcid.org/0000-0002-8025-6529 | pt_BR |
| dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/9477024092198309 | pt_BR |
| dc.contributor.advisor-co1 | Köhler, Mateus Henrique | |
| dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/5754140057757003 | pt_BR |
| dc.description.resumo | 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. | pt_BR |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Física | pt_BR |
| dc.publisher.initials | UFPel | pt_BR |
| dc.subject.cnpq | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA | pt_BR |
| dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
| dc.rights.license | CC BY-NC-SA | pt_BR |
| dc.contributor.advisor1 | Bordin, José Rafael | |
| dc.subject.cnpq1 | FISICA | pt_BR |
| dc.subject.cnpq3 | DINAMICA DOS CORPOS RIGIDOS, ELASTICOS E PLASTICOS | pt_BR |
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PPGFis: Dissertações e Teses [127]
Abrange as Dissertações e Teses da área de Pós-Graduação em Física

