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SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL DE REDES METALORGÂNICAS COMO ADSORVENTES DE CONTAMINANTES EMERGENTES
Última alteração: 2021-09-19
Resumo
https://youtu.be/i4ifYg0KFt8
Os contaminantes emergentes (CEs) têm despertado a atenção da comunidade científica, pois são substâncias que têm causado alterações significativas no meio ambiente. A definição desses poluentes pelo Serviço Geológico dos Estados Unidos é “qualquer micro-organismo ou substância química natural ou sintética que não é monitorada, mas que é capaz de surgir no ambiente e provocar efeitos adversos conhecidos ou não sobre ecossistemas e/ou sobre a saúde humana”. Esses compostos não são retirados dos corpos hídricos pelos métodos usuais de tratamento de água e esgoto, motivando a realização deste trabalho, no qual foi investigada a adsorção de três CEs de origem antrópica – cafeína (estimulante), atrazina (herbicida) e triclosan (bacteriostático) – em subunidades que constituem as redes metalorgânicas (Metal-organic frameworks –MOFs), um tipo de adsorvente promissor para este processo. Foram realizadas simulações computacionais pelo método da Teoria do Funcional da Densidade, ao nível teórico PBE-D3BJ/def2-TZVP no programa ORCA 4.2.1, com o objetivo de se obter dados energéticos e estruturais do processo de adsorção dos CEs nas subunidades de MOFs do tipo paddlewheel de cobre e de ferro, bem como nas do tipo prisma trigonal de cromo e de ferro. Avaliou-se também os ligantes H2BDC e H3BTC, subunidades orgânicas comuns utilizadas na síntese destes adsorventes. A possibilidade de interferência na adsorção dos CEs, por espécies que podem estar presentes na água, foi também investigada. Observou-se que a cafeína se adsorve preferencialmente no paddlewheel de ferro em relação ao de cobre, uma vez que a variação da energia livre de Gibbs é em torno de 5 kcal mol-1 menor na primeira subunidade, a qual deve ser considerada no planejamento de uma MOF para a remoção deste CE de águas contaminadas. Verificou-se também que as espécies Cl-, HSO4- e H2PO4- são interferentes importantes a serem considerados no emprego deste tipo de metodologia.
Os contaminantes emergentes (CEs) têm despertado a atenção da comunidade científica, pois são substâncias que têm causado alterações significativas no meio ambiente. A definição desses poluentes pelo Serviço Geológico dos Estados Unidos é “qualquer micro-organismo ou substância química natural ou sintética que não é monitorada, mas que é capaz de surgir no ambiente e provocar efeitos adversos conhecidos ou não sobre ecossistemas e/ou sobre a saúde humana”. Esses compostos não são retirados dos corpos hídricos pelos métodos usuais de tratamento de água e esgoto, motivando a realização deste trabalho, no qual foi investigada a adsorção de três CEs de origem antrópica – cafeína (estimulante), atrazina (herbicida) e triclosan (bacteriostático) – em subunidades que constituem as redes metalorgânicas (Metal-organic frameworks –MOFs), um tipo de adsorvente promissor para este processo. Foram realizadas simulações computacionais pelo método da Teoria do Funcional da Densidade, ao nível teórico PBE-D3BJ/def2-TZVP no programa ORCA 4.2.1, com o objetivo de se obter dados energéticos e estruturais do processo de adsorção dos CEs nas subunidades de MOFs do tipo paddlewheel de cobre e de ferro, bem como nas do tipo prisma trigonal de cromo e de ferro. Avaliou-se também os ligantes H2BDC e H3BTC, subunidades orgânicas comuns utilizadas na síntese destes adsorventes. A possibilidade de interferência na adsorção dos CEs, por espécies que podem estar presentes na água, foi também investigada. Observou-se que a cafeína se adsorve preferencialmente no paddlewheel de ferro em relação ao de cobre, uma vez que a variação da energia livre de Gibbs é em torno de 5 kcal mol-1 menor na primeira subunidade, a qual deve ser considerada no planejamento de uma MOF para a remoção deste CE de águas contaminadas. Verificou-se também que as espécies Cl-, HSO4- e H2PO4- são interferentes importantes a serem considerados no emprego deste tipo de metodologia.
Palavras-chave
Contaminantes emergentes. MOFs. Simulações in silico.