2 valor (0,989) e R ajustado

2 (0.984). A otimização numérica sugeriu condições de processo ideais com concentração de CIP de 55 mg/L, uma massa de adsorvente de 0,72 g/L, pH de 5,8 e uma temperatura de 47°C, alcançando uma eficiência máxima de adsorção de 98,4% em 88 min. O modelo, apoiado por um valor F de 345,2, exibiu uma capacidade preditiva robusta, oferecendo insights valiosos para a ampliação do processo. Os resultados dos experimentos de equilíbrio sugeriram que a cinética PSO e a isoterma de Langmuir apresentaram a maior conformidade, apoiadas por um coeficiente de erro mais baixo e um coeficiente de regressão significativo. Além disso, os parâmetros termodinâmicos apontaram para a natureza espontânea e endotérmica do processo experimental.

A identificação de compostos farmacêuticos em fontes de água está apresentando um desafio ambiental substancial. O tratamento de doenças bacterianas em humanos, gado e peixes depende fortemente do uso generalizado de antibióticos. Globalmente, estima-se que de 100.000 a 200.000 toneladas de antibióticos são administradas anualmente para tratar doenças humanas. O uso de antibióticos aumentou significativamente durante a doença do coronavírus, de modo que o uso de alguns antibióticos relatou ter aumentado até seis vezes. Pertencente à segunda geração de fluoroquinolonas, a Ciprofloxacina (CIP) é classificada como um antibiótico de amplo espectro. O uso generalizado e o descarte inadequado de antibióticos tiveram efeitos prejudiciais nos corpos d'água, causando a descarga de efluentes não regulamentados em fluxos de resíduos, seja em sua forma original ou como metabólitos. Descobertas recentes revelam a presença de CIP em ambientes aquáticos em todo o mundo, associada a uma variedade de sintomas adversos, como diarreia, dores de cabeça, vômitos e tremores. Portanto, a alta persistência e os potenciais efeitos adversos da CIP em organismos aquáticos e na saúde humana tornam sua remoção de soluções aquosas crucial.

Numerosas técnicas têm sido investigadas para eliminar CIP da água, como adsorção, processos de oxidação avançada, filtração por membrana e tratamento biológico. A adsorção recebeu considerável atenção entre essas abordagens devido à sua relação custo-benefício e simplicidade na implementação. O mecanismo da adsorção inclui a fixação de poluentes em uma substância sólida designada como adsorvente. Vários adsorventes foram investigados para eliminar CIP, incluindo carvão ativado, zeólitas e polímeros. Esses materiais possuem altas áreas de superfície e funcionalidades de superfície específicas que permitem a adsorção eficaz do composto alvo.

Nos últimos anos, houve um foco no desenvolvimento de adsorventes ambientalmente amigáveis e eficientes para remover compostos farmacêuticos da água. Um desses materiais é o nanocomposto CPZ. O nanocomposto CPZ é uma combinação única de quitosano, poliacrilamida e estrutura de imidazolato zeolítico-8. O quitosano, um biopolímero derivado da quitina, oferece excelentes propriedades de adsorção graças à sua ampla área de superfície e diversos grupos funcionais. A poliacrilamida melhora a estabilidade mecânica e a dispersibilidade do nanocomposto, enquanto a estrutura de imidazolato zeolítico-8 fornece locais adicionais de adsorção e seletividade em relação a poluentes específicos.

O quitosano (CS) foi selecionado devido à sua abundância de grupos amino e hidroxila, que fornecem locais ativos para coordenação metálica e interações de ligação de hidrogênio com antibióticos fluoroquinolona. O poliacrilamida (PAM) oferece alta hidrofobicidade, estabilidade mecânica e funcionalidades de amida adicionais que melhoram a integridade estrutural do compósito. O ZIF-8, uma estrutura metal-orgânica à base de zinco, foi introduzido por sua alta porosidade, tamanho de poro ajustável e capacidade de adsorver micropoluentes orgânicos através de empilhamento π–π e interações eletrostáticas. A integração desses três componentes deve criar efeitos sinérgicos: (i) o CS fornece uma espinha dorsal biocompatível com grupos funcionais para ancoragem do ZIF-8; (ii) o PAM melhora a estabilidade do hidrogel e previne a agregação de partículas, e (iii) o ZIF-8 contribui com alta área de superfície e locais de adsorção seletiva. Juntos, essa arquitetura híbrida combina a flexibilidade e estabilidade de matrizes poliméricas com a alta capacidade de adsorção de MOFs, melhorando assim a eficiência de remoção de ciprofloxacino além da contribuição de cada componente isoladamente.

Este estudo contribui para o avanço do conhecimento ao introduzir um nanocomposto híbrido ecológico (CPZ) como um adsorvente promissor para a remoção de CIP de soluções aquosas. Ao contrário dos adsorventes convencionais, como carvão ativado ou argilas, o material desenvolvido combina as vantagens de biopolímeros naturais, polímeros sintéticos e estruturas metal-orgânicas, oferecendo uma sinergia estrutural única. Além do desenvolvimento do material, o estudo aplica uma abordagem sistemática de design experimental para otimizar as condições de adsorção, fornecendo insights metodológicos para a melhoria do processo e potencial escalonamento. Esses aspectos destacam coletivamente a novidade do trabalho e o posicionam dentro do crescente corpo de pesquisa focado em estratégias sustentáveis para mitigar a poluição por antibióticos em sistemas hídricos.

Ao contrário das abordagens de pós-impregnação ou cristalização em massa/mistura física, a rota proposta é projetada para promover a nucleação de ZIF-8 na matriz. Uma rede de CS–g–PAM é primeiro gerada por polimerização iniciada por persulfato em ácido acético diluído, fornecendo locais coordenados–NH₂/–OH. Após um curto pulso de ultrassom, Zn(NO₃)₂ é introduzido e permitido complexar com a espinha dorsal antes da adição de 2-metilimidazol, desencadeando assim a nucleação heterogênea diretamente no polímero. Dois breves tratamentos de ultrassom (10–15 min cada) melhoram a dispersão e restringem o crescimento secundário. O protocolo totalmente aquoso e de baixa temperatura elimina a necessidade de solventes orgânicos e condições solvotérmicas. Essa sequência facilita a formação de domínios de MOF ancorados com propriedades texturais melhoradas em comparação com métodos de mistura convencionais.

No geral, a pesquisa atual tem como objetivo criar um adsorvente ecológico e eficaz para abolir CIP da água. Para isso, a otimização do processo de adsorção utilizando metodologia de desenho experimental também é considerada. O estudo envolve a síntese do nanocompósito CPZ e a caracterização de suas propriedades físico-químicas. Os experimentos de adsorção serão realizados utilizando diferentes concentrações de CIP, níveis de pH, temperatura, massa do adsorvente e tempos de contato. A capacidade e eficiência de adsorção serão avaliadas utilizando técnicas analíticas. As descobertas deste estudo ajudarão na compreensão do comportamento de adsorção da ciprofloxacina no nanocompósito CPZ. Também fornecerá insights valiosos para otimizar o processo de adsorção utilizando metodologia de desenho experimental.